微分積分 例

極大値と極小値を求める f(x)=(2x)^x
ステップ 1
関数の一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1
くくりだして簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1.1
で因数分解します。
ステップ 1.1.2
積の法則をに当てはめます。
ステップ 1.2
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 1.3
対数の性質を利用して微分を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.3.1
に書き換えます。
ステップ 1.3.2
を対数の外に移動させて、を展開します。
ステップ 1.4
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.4.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 1.4.2
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 1.4.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.5
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 1.6
に関するの微分係数はです。
ステップ 1.7
べき乗則を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.7.1
をまとめます。
ステップ 1.7.2
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.7.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 1.7.2.2
式を書き換えます。
ステップ 1.7.3
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 1.7.4
をかけます。
ステップ 1.8
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 1.9
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.9.1
分配則を当てはめます。
ステップ 1.9.2
分配則を当てはめます。
ステップ 1.9.3
をかけます。
ステップ 1.9.4
項を並べ替えます。
ステップ 2
関数の二次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.1
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 2.2
の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.1
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.2.2
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.2.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 2.2.2.2
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.2.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.2.3
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.2.4
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.2.5
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.2.6
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.2.7
をまとめます。
ステップ 2.2.8
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.2.8.1
共通因数を約分します。
ステップ 2.2.8.2
式を書き換えます。
ステップ 2.2.9
をかけます。
ステップ 2.3
の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.1
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.3.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.3.3
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.3.4
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.4.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 2.3.4.2
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.3.4.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.3.5
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.3.6
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.3.7
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.3.8
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.3.9
をまとめます。
ステップ 2.3.10
をまとめます。
ステップ 2.3.11
をまとめます。
ステップ 2.3.12
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.3.12.1
共通因数を約分します。
ステップ 2.3.12.2
式を書き換えます。
ステップ 2.3.13
をかけます。
ステップ 2.3.14
の因数を並べ替えます。
ステップ 2.3.15
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.3.16
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.4
の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.1
に対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 2.4.2
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.4.3
対数の性質を利用して微分を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.3.1
に書き換えます。
ステップ 2.4.3.2
を対数の外に移動させて、を展開します。
ステップ 2.4.4
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.4.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 2.4.4.2
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.4.4.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.4.5
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 2.4.6
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.4.7
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.4.8
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 2.4.9
をまとめます。
ステップ 2.4.10
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.10.1
共通因数を約分します。
ステップ 2.4.10.2
式を書き換えます。
ステップ 2.4.11
をかけます。
ステップ 2.5
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.5.1
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.2
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.3
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.4
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.5
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.6
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.7
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.8
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.9
分配則を当てはめます。
ステップ 2.5.10
項をまとめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.5.10.1
をかけます。
ステップ 2.5.10.2
をかけます。
ステップ 2.5.10.3
乗します。
ステップ 2.5.10.4
乗します。
ステップ 2.5.10.5
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.10.6
をたし算します。
ステップ 2.5.10.7
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.8
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.9
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.10
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.11
を移動させます。
ステップ 2.5.10.12
をたし算します。
ステップ 2.5.10.13
をかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.5.10.13.1
乗します。
ステップ 2.5.10.13.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.10.14
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.15
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.16
をかけます。
ステップ 2.5.10.17
乗します。
ステップ 2.5.10.18
乗します。
ステップ 2.5.10.19
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.10.20
をたし算します。
ステップ 2.5.10.21
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.22
をまとめます。
ステップ 2.5.10.23
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.24
を移動させます。
ステップ 2.5.10.25
をたし算します。
ステップ 2.5.10.26
をかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.5.10.26.1
乗します。
ステップ 2.5.10.26.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.10.27
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.28
をまとめます。
ステップ 2.5.10.29
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.30
を移動させます。
ステップ 2.5.10.31
をたし算します。
ステップ 2.5.10.32
をかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.5.10.32.1
乗します。
ステップ 2.5.10.32.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.10.33
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.5.10.34
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.5.10.35
乗します。
ステップ 2.5.10.36
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.5.11
項を並べ替えます。
ステップ 2.5.12
の因数を並べ替えます。
ステップ 3
微分係数をと等しくし、式を解いて関数の極大値と最小値を求めます。
ステップ 4
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1
くくりだして簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1.1
で因数分解します。
ステップ 4.1.1.2
積の法則をに当てはめます。
ステップ 4.1.2
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 4.1.3
対数の性質を利用して微分を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.3.1
に書き換えます。
ステップ 4.1.3.2
を対数の外に移動させて、を展開します。
ステップ 4.1.4
およびのとき、であるという連鎖律を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.4.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 4.1.4.2
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 4.1.4.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 4.1.5
およびのとき、であるという積の法則を使って微分します。
ステップ 4.1.6
に関するの微分係数はです。
ステップ 4.1.7
べき乗則を使って微分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.7.1
をまとめます。
ステップ 4.1.7.2
の共通因数を約分します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.7.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.7.2.2
式を書き換えます。
ステップ 4.1.7.3
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 4.1.7.4
をかけます。
ステップ 4.1.8
=のとき、であるという指数法則を使って微分します。
ステップ 4.1.9
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.9.1
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.9.2
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.9.3
をかけます。
ステップ 4.1.9.4
項を並べ替えます。
ステップ 4.2
に関するの一次導関数はです。
ステップ 5
一次導関数をと等しくし、次に方程式を解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.1
一次導関数をに等しくします。
ステップ 5.2
方程式の各辺をグラフにします。解は交点のx値です。
ステップ 6
微分係数が未定義になる値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 6.1
の偏角をより小さいとして、式が未定義である場所を求めます。
ステップ 6.2
分母がに等しい、平方根の引数がより小さい、または対数の引数が以下の場合、方程式は未定義です。
ステップ 7
値を求める臨界点です。
ステップ 8
で二次導関数の値を求めます。二次導関数が正のとき、この値が極小値です。二次導関数が負の時、この値が極大値です。
ステップ 9
二次導関数の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.1
括弧を削除します。
ステップ 9.2
分子を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.2.1
をたし算します。
ステップ 9.2.2
乗します。
ステップ 9.2.3
をかけます。
ステップ 9.2.4
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.5
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.6
乗します。
ステップ 9.2.7
をかけます。
ステップ 9.2.8
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.9
乗します。
ステップ 9.2.10
をたし算します。
ステップ 9.2.11
乗します。
ステップ 9.2.12
をかけます。
ステップ 9.2.13
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.14
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.15
乗します。
ステップ 9.2.16
をかけます。
ステップ 9.2.17
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.18
乗します。
ステップ 9.2.19
乗します。
ステップ 9.2.20
をかけます。
ステップ 9.2.21
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.22
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.23
乗します。
ステップ 9.2.24
をかけます。
ステップ 9.2.25
乗します。
ステップ 9.2.26
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.27
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.28
乗します。
ステップ 9.2.29
をかけます。
ステップ 9.2.30
乗します。
ステップ 9.2.31
をかけます。
ステップ 9.2.32
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.33
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.34
乗します。
ステップ 9.2.35
をかけます。
ステップ 9.2.36
をかけます。
ステップ 9.2.37
をたし算します。
ステップ 9.2.38
乗します。
ステップ 9.2.39
をかけます。
ステップ 9.2.40
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.41
指数関数と対数関数は逆関数です。
ステップ 9.2.42
乗します。
ステップ 9.2.43
をかけます。
ステップ 9.2.44
対数の中のを移動させてを簡約します。
ステップ 9.2.45
乗します。
ステップ 9.2.46
乗します。
ステップ 9.2.47
をたし算します。
ステップ 9.2.48
乗します。
ステップ 9.2.49
をかけます。
ステップ 9.2.50
をかけます。
ステップ 9.2.51
対数の積の性質を使います、です。
ステップ 9.2.52
をたし算します。
ステップ 9.2.53
をたし算します。
ステップ 9.2.54
をたし算します。
ステップ 9.2.55
をたし算します。
ステップ 9.2.56
をたし算します。
ステップ 9.3
で割ります。
ステップ 10
は二次導関数の値が正であるため、極小値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
は極小値です
ステップ 11
のときy値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 11.1
式の変数で置換えます。
ステップ 11.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 11.2.1
をかけます。
ステップ 11.2.2
乗します。
ステップ 11.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 12
の極値です。
は極小値です
ステップ 13