微分積分例

$x^{\frac{5}{3}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$

ステップ 1

$x^{\frac{5}{3}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$ を関数で書きます。

$f (x) = x^{\frac{5}{3}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$

ステップ 2

Find the $x$ values where the second derivative is equal to $0$ .

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

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 2.1.1

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 2.1.1.1

総和則では、 $x^{\frac{5}{3}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x^{\frac{5}{3}}] + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$ です。

$\frac{d}{d x} [x^{\frac{5}{3}}] + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2

$\frac{d}{d x} [x^{\frac{5}{3}}]$ 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 2.1.1.2.1

$n = \frac{5}{3}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{5}{3} x^{\frac{5}{3} - 1} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2.2

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{3}{3}$ を掛けます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{5}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2.3

$- 1$ と $\frac{3}{3}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{5}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2.4

公分母の分子をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{5 - 1 \cdot 3}{3}} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2.5

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 2.1.1.2.5.1

$- 1$ に $3$ をかけます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{5 - 3}{3}} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.2.5.2

$5$ から $3$ を引きます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} + \frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.3

$\frac{d}{d x} [- 20 x^{\frac{2}{3}}]$ 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 2.1.1.3.1

$- 20$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- 20 x^{\frac{2}{3}}$ の微分係数は $- 20 \frac{d}{d x} [x^{\frac{2}{3}}]$ です。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 \frac{d}{d x} [x^{\frac{2}{3}}]$

ステップ 2.1.1.3.2

$n = \frac{2}{3}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} - 1})$

ステップ 2.1.1.3.3

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{3}{3}$ を掛けます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.4

$- 1$ と $\frac{3}{3}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.5

公分母の分子をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{2 - 1 \cdot 3}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.6

分子を簡約します。

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ステップ 2.1.1.3.6.1

$- 1$ に $3$ をかけます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{2 - 3}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.6.2

$2$ から $3$ を引きます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{\frac{- 1}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.7

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 (\frac{2}{3} x^{- \frac{1}{3}})$

ステップ 2.1.1.3.8

$\frac{2}{3}$ と $x^{- \frac{1}{3}}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - 20 \frac{2 x^{- \frac{1}{3}}}{3}$

ステップ 2.1.1.3.9

$- 20$ と $\frac{2 x^{- \frac{1}{3}}}{3}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} + \frac{- 20 (2 x^{- \frac{1}{3}})}{3}$

ステップ 2.1.1.3.10

$2$ に $- 20$ をかけます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} + \frac{- 40 x^{- \frac{1}{3}}}{3}$

ステップ 2.1.1.3.11

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して $x^{- \frac{1}{3}}$ を分母に移動させます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} + \frac{- 40}{3 x^{\frac{1}{3}}}$

ステップ 2.1.1.3.12

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{5}{3} x^{\frac{2}{3}} - \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}$

ステップ 2.1.1.4

$\frac{5}{3}$ と $x^{\frac{2}{3}}$ をまとめます。

$f' (x) = \frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3} - \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}$

ステップ 2.1.2

二次導関数を求めます。

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ステップ 2.1.2.1

総和則では、 $\frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3} - \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [\frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3}] + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$ です。

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3}] + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2

$\frac{d}{d x} [\frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3}]$ の値を求めます。

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ステップ 2.1.2.2.1

$\frac{5}{3}$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $\frac{5 x^{\frac{2}{3}}}{3}$ の微分係数は $\frac{5}{3} \frac{d}{d x} [x^{\frac{2}{3}}]$ です。

$\frac{5}{3} \frac{d}{d x} [x^{\frac{2}{3}}] + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.2

$n = \frac{2}{3}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} - 1}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.3

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{3}{3}$ を掛けます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.4

$- 1$ と $\frac{3}{3}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{2}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.5

公分母の分子をまとめます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{2 - 1 \cdot 3}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.6

分子を簡約します。

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ステップ 2.1.2.2.6.1

$- 1$ に $3$ をかけます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{2 - 3}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.6.2

$2$ から $3$ を引きます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{\frac{- 1}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.7

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{5}{3} (\frac{2}{3} x^{- \frac{1}{3}}) + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.8

$\frac{2}{3}$ と $x^{- \frac{1}{3}}$ をまとめます。

$\frac{5}{3} \cdot \frac{2 x^{- \frac{1}{3}}}{3} + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.9

$\frac{5}{3}$ に $\frac{2 x^{- \frac{1}{3}}}{3}$ をかけます。

$\frac{5 (2 x^{- \frac{1}{3}})}{3 \cdot 3} + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.10

$2$ に $5$ をかけます。

$\frac{10 x^{- \frac{1}{3}}}{3 \cdot 3} + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.11

$3$ に $3$ をかけます。

$\frac{10 x^{- \frac{1}{3}}}{9} + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.2.12

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して $x^{- \frac{1}{3}}$ を分母に移動させます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.3

$\frac{d}{d x} [- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}]$ の値を求めます。

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ステップ 2.1.2.3.1

$- \frac{40}{3}$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- \frac{40}{3 x^{\frac{1}{3}}}$ の微分係数は $- \frac{40}{3} \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{1}{3}}}]$ です。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} \frac{d}{d x} [\frac{1}{x^{\frac{1}{3}}}]$

ステップ 2.1.2.3.2

$\frac{1}{x^{\frac{1}{3}}}$ を ${(x^{\frac{1}{3}})}^{- 1}$ に書き換えます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} \frac{d}{d x} [{(x^{\frac{1}{3}})}^{- 1}]$

ステップ 2.1.2.3.3

$f (x) = x^{- 1}$ および $g (x) = x^{\frac{1}{3}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 2.1.2.3.3.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $x^{\frac{1}{3}}$ とします。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (\frac{d}{d u} [u^{- 1}] \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{3}}])$

ステップ 2.1.2.3.3.2

$n = - 1$ のとき、 $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ は $n u^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- u^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{3}}])$

ステップ 2.1.2.3.3.3

$u$ のすべての発生を $x^{\frac{1}{3}}$ で置き換えます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- {(x^{\frac{1}{3}})}^{- 2} \frac{d}{d x} [x^{\frac{1}{3}}])$

ステップ 2.1.2.3.4

$n = \frac{1}{3}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- {(x^{\frac{1}{3}})}^{- 2} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} - 1}))$

ステップ 2.1.2.3.5

${(x^{\frac{1}{3}})}^{- 2}$ の指数を掛けます。

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ステップ 2.1.2.3.5.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{\frac{1}{3} \cdot - 2} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} - 1}))$

ステップ 2.1.2.3.5.2

$\frac{1}{3}$ と $- 2$ をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{\frac{- 2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} - 1}))$

ステップ 2.1.2.3.5.3

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} - 1}))$

ステップ 2.1.2.3.6

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{3}{3}$ を掛けます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} - 1 \cdot \frac{3}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.7

$- 1$ と $\frac{3}{3}$ をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1}{3} + \frac{- 1 \cdot 3}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.8

公分母の分子をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1 - 1 \cdot 3}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.9

分子を簡約します。

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ステップ 2.1.2.3.9.1

$- 1$ に $3$ をかけます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{1 - 3}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.9.2

$1$ から $3$ を引きます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{\frac{- 2}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.10

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} (\frac{1}{3} x^{- \frac{2}{3}}))$

ステップ 2.1.2.3.11

$\frac{1}{3}$ と $x^{- \frac{2}{3}}$ をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- x^{- \frac{2}{3}} \frac{x^{- \frac{2}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.12

$\frac{x^{- \frac{2}{3}}}{3}$ と $x^{- \frac{2}{3}}$ をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{x^{- \frac{2}{3}} x^{- \frac{2}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.13

指数を足して $x^{- \frac{2}{3}}$ に $x^{- \frac{2}{3}}$ を掛けます。

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ステップ 2.1.2.3.13.1

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{x^{- \frac{2}{3} - \frac{2}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.13.2

公分母の分子をまとめます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{x^{\frac{- 2 - 2}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.13.3

$- 2$ から $2$ を引きます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{x^{\frac{- 4}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.13.4

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{x^{- \frac{4}{3}}}{3})$

ステップ 2.1.2.3.14

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して $x^{- \frac{4}{3}}$ を分母に移動させます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} - \frac{40}{3} (- \frac{1}{3 x^{\frac{4}{3}}})$

ステップ 2.1.2.3.15

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + 1 (\frac{40}{3}) \frac{1}{3 x^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 2.1.2.3.16

$\frac{40}{3}$ に $1$ をかけます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{3} \cdot \frac{1}{3 x^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 2.1.2.3.17

$\frac{40}{3}$ に $\frac{1}{3 x^{\frac{4}{3}}}$ をかけます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{3 (3 x^{\frac{4}{3}})}$

ステップ 2.1.2.3.18

$3$ に $3$ をかけます。

$f'' (x) = \frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 2.1.3

$x$ に関する $f (x)$ の二次導関数は $\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}}$ です。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 2.2

二次導関数を $0$ と等しくし、次に方程式 $\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} = 0$ を解きます。

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ステップ 2.2.1

二次導関数を $0$ に等しくします。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} = 0$

ステップ 2.2.2

方程式の項の最小公分母を求めます。

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ステップ 2.2.2.1

値のリストの最小公分母を求めることは、それらの値の分母の最小公倍数を求めることと同じです。

$9 x^{\frac{1}{3}}, 9 x^{\frac{4}{3}}, 1$

ステップ 2.2.2.2

$9 x^{\frac{1}{3}}, 9 x^{\frac{4}{3}}, 1$ には数と変数があるので、最小公倍数を求めるには2段階あります。数値部 $9, 9, 1$ の最小公倍数を求め、次に変数部 $x^{\frac{1}{3}}, x^{\frac{4}{3}}$ の最小公倍数を求めます。

ステップ 2.2.2.3

最小公倍数はすべての数を割り切る最小の正の数です。

1. 各数値の素因数を記入してください。

2. 各因数に、いずれかの値で発生する最大回数をかけてください。

ステップ 2.2.2.4

$9$ には $3$ と $3$ の因数があります。

$3 \cdot 3$

ステップ 2.2.2.5

数 $1$ は、それ自身である正の因数を1つだけもつので、素数ではありません。

素数ではありません

ステップ 2.2.2.6

$9, 9, 1$ の最小公倍数は、すべての素因数がいずれかの数に出現する回数の最大数を掛けた結果です。

$3 \cdot 3$

ステップ 2.2.2.7

$3$ に $3$ をかけます。

$9$

ステップ 2.2.2.8

$x^{\frac{1}{3}}, x^{\frac{4}{3}}$ の最小公倍数は、すべての素因数がいずれかの項に出現する回数の最大数を掛けた結果です。

$x^{\frac{4}{3}}$

ステップ 2.2.2.9

$9 x^{\frac{1}{3}}, 9 x^{\frac{4}{3}}, 1$ の最小公倍数は数値部分 $9$ に変数部分を掛けたものです。

$9 x^{\frac{4}{3}}$

ステップ 2.2.3

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} = 0$ の各項に $9 x^{\frac{4}{3}}$ を掛け、分数を消去します。

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ステップ 2.2.3.1

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} = 0$ の各項に $9 x^{\frac{4}{3}}$ を掛けます。

$\frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.3.2.1

各項を簡約します。

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ステップ 2.2.3.2.1.1

積の可換性を利用して書き換えます。

$9 \frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} x^{\frac{4}{3}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.2

$9$ の共通因数を約分します。

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ステップ 2.2.3.2.1.2.1

共通因数を約分します。

$9 \frac{10}{9 x^{\frac{1}{3}}} x^{\frac{4}{3}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.2.2

式を書き換えます。

$\frac{10}{x^{\frac{1}{3}}} x^{\frac{4}{3}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.3

$x^{\frac{1}{3}}$ 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 2.2.3.2.1.3.1

$x^{\frac{1}{3}}$ を $x^{\frac{4}{3}}$ で因数分解します。

$\frac{10}{x^{\frac{1}{3}}} (x^{\frac{1}{3}} x^{\frac{3}{3}}) + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.3.2

共通因数を約分します。

$\frac{10}{x^{\frac{1}{3}}} (x^{\frac{1}{3}} x^{\frac{3}{3}}) + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.3.3

式を書き換えます。

$10 x^{\frac{3}{3}} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.4

$3$ を $3$ で割ります。

$10 x^{1} + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.5

簡約します。

$10 x + \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} (9 x^{\frac{4}{3}}) = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.6

積の可換性を利用して書き換えます。

$10 x + 9 \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} x^{\frac{4}{3}} = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.7

$9$ 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 2.2.3.2.1.7.1

共通因数を約分します。

$10 x + 9 \frac{40}{9 x^{\frac{4}{3}}} x^{\frac{4}{3}} = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.7.2

式を書き換えます。

$10 x + \frac{40}{x^{\frac{4}{3}}} x^{\frac{4}{3}} = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.8

$x^{\frac{4}{3}}$ 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 2.2.3.2.1.8.1

共通因数を約分します。

$10 x + \frac{40}{x^{\frac{4}{3}}} x^{\frac{4}{3}} = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.2.1.8.2

式を書き換えます。

$10 x + 40 = 0 (9 x^{\frac{4}{3}})$

ステップ 2.2.3.3

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.3.3.1

$0 (9 x^{\frac{4}{3}})$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.3.3.1.1

$9$ に $0$ をかけます。

$10 x + 40 = 0 x^{\frac{4}{3}}$

ステップ 2.2.3.3.1.2

$0$ に $x^{\frac{4}{3}}$ をかけます。

$10 x + 40 = 0$

ステップ 2.2.4

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 2.2.4.1

方程式の両辺から $40$ を引きます。

$10 x = - 40$

ステップ 2.2.4.2

$10 x = - 40$ の各項を $10$ で割り、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 2.2.4.2.1

$10 x = - 40$ の各項を $10$ で割ります。

$\frac{10 x}{10} = \frac{- 40}{10}$

ステップ 2.2.4.2.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.4.2.2.1

$10$ 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 2.2.4.2.2.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{10 x}{10} = \frac{- 40}{10}$

ステップ 2.2.4.2.2.1.2

$x$ を $1$ で割ります。

$x = \frac{- 40}{10}$

ステップ 2.2.4.2.3

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.2.4.2.3.1

$- 40$ を $10$ で割ります。

$x = - 4$

ステップ 3

$f (x) = x^{\frac{5}{3}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$ の定義域を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1

分数指数をもつ式を根に変換します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.1

法則 $x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^{m}}$ を当てはめ、累乗法を根で書き換えます。

$\sqrt[3]{x^{5}} - 20 x^{\frac{2}{3}}$

ステップ 3.1.2

法則 $x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^{m}}$ を当てはめ、累乗法を根で書き換えます。

$\sqrt[3]{x^{5}} - 20 \sqrt[3]{x^{2}}$

ステップ 3.2

式の定義域は、式が未定義の場合を除き、すべての実数です。この場合、式が未定義になるような実数はありません。

区間記号：

$(- \infty, \infty)$

集合の内包的記法：

${x | x \in ℝ}$

区間記号：

$(- \infty, \infty)$

集合の内包的記法：

${x | x \in ℝ}$

ステップ 4

二次導関数が0になる $x$ 値の周りの区間と未定義値の区間を作成します。

$(- \infty, - 4) \cup (- 4, \infty)$

ステップ 5

区間 $(- \infty, - 4)$ から任意の数を二次導関数に代入し、凹を求め判定します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.1

式の変数 $x$ を $- 6$ で置換えます。

$f'' (- 6) = \frac{10}{9 {(- 6)}^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2

結果を簡約します。

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ステップ 5.2.1

$\frac{10}{9 {(- 6)}^{\frac{1}{3}}}$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}}$ を掛けます。

$f'' (- 6) = \frac{10}{9 {(- 6)}^{\frac{1}{3}}} \cdot \frac{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.2

$1$ の適した因数を掛けて、各式を $9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}$ を公分母とする式で書きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.2.2.1

$\frac{10}{9 {(- 6)}^{\frac{1}{3}}}$ に $\frac{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{{(- 6)}^{\frac{3}{3}}}$ をかけます。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{9 {(- 6)}^{\frac{1}{3}} {(- 6)}^{\frac{3}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.2.2

指数を足して ${(- 6)}^{\frac{1}{3}}$ に ${(- 6)}^{\frac{3}{3}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.2.2.2.1

${(- 6)}^{\frac{3}{3}}$ を移動させます。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{9 ({(- 6)}^{\frac{3}{3}} {(- 6)}^{\frac{1}{3}})} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.2.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{9 {(- 6)}^{\frac{3}{3} + \frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.2.2.3

公分母の分子をまとめます。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{9 {(- 6)}^{\frac{3 + 1}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.2.2.4

$3$ と $1$ をたし算します。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}}}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}} + \frac{40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.3

公分母の分子をまとめます。

$f'' (- 6) = \frac{10 {(- 6)}^{\frac{3}{3}} + 40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.4

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 5.2.4.1

$3$ を $3$ で割ります。

$f'' (- 6) = \frac{10 (- 6) + 40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.4.2

$- 6$ を $1$ 乗します。

$f'' (- 6) = \frac{10 \cdot - 6 + 40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.4.3

$10$ に $- 6$ をかけます。

$f'' (- 6) = \frac{- 60 + 40}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.4.4

$- 60$ と $40$ をたし算します。

$f'' (- 6) = \frac{- 20}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.5

分数の前に負数を移動させます。

$f'' (- 6) = - \frac{20}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.2.6

最終的な答えは $- \frac{20}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$ です。

$- \frac{20}{9 {(- 6)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 5.3

$f'' (- 6)$ が負なので、区間 $(- \infty, - 4)$ でグラフが下に凹です。

グラフは下に凹です。

ステップ 6

区間 $(- 4, \infty)$ から任意の数を二次導関数に代入し、凹を求め判定します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.1

式の変数 $x$ を $0$ で置換えます。

$f'' (0) = \frac{10}{9 {(0)}^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.2

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.1

$0$ を $0^{3}$ に書き換えます。

$f'' (0) = \frac{10}{9 {(0^{3})}^{\frac{1}{3}}} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.2.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$f'' (0) = \frac{10}{9 \cdot 0^{3 (\frac{1}{3})}} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.3

$3$ 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 6.3.1

共通因数を約分します。

$f'' (0) = \frac{10}{9 \cdot 0^{3 (\frac{1}{3})}} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.3.2

式を書き換えます。

$f'' (0) = \frac{10}{9 \cdot 0} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.4

$9$ に $0$ をかけます。

$f'' (0) = \frac{10}{0} + \frac{40}{9 {(0)}^{\frac{4}{3}}}$

ステップ 6.5

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

$f'' (0) = Undefined$

ステップ 6.6

$f'' (0)$ が正なので、区間 $(- 4, \infty)$ でグラフが上に凹です。

グラフは上に凹です。

ステップ 7

二次導関数が負のときグラフは下に凹で、二次導関数が正のときグラフは上に凹です。

グラフは下に凹です。

グラフは上に凹です。

ステップ 8

微分積分 例

微分積分例