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微分積分学準備 例
ステップ 1
ステップ 1.1
定数倍の公式を使って微分します。
ステップ 1.1.1
とをまとめます。
ステップ 1.1.2
は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 1.2
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 1.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 1.2.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 1.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.3
微分します。
ステップ 1.3.1
は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 1.3.2
分数をまとめます。
ステップ 1.3.2.1
とをまとめます。
ステップ 1.3.2.2
とをまとめます。
ステップ 1.3.2.3
をの左に移動させます。
ステップ 1.3.3
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 1.3.4
にをかけます。
ステップ 2
ステップ 2.1
は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 2.2
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 2.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 2.2.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.3
定数倍の公式を使って微分します。
ステップ 2.3.1
とをまとめます。
ステップ 2.3.2
は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 2.3.3
にをかけます。
ステップ 2.4
を乗します。
ステップ 2.5
を乗します。
ステップ 2.6
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.7
式を簡約します。
ステップ 2.7.1
とをたし算します。
ステップ 2.7.2
にをかけます。
ステップ 2.8
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.9
にをかけます。
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
分子を0に等しくします。
ステップ 5
ステップ 5.1
の各項をで割り、簡約します。
ステップ 5.1.1
の各項をで割ります。
ステップ 5.1.2
左辺を簡約します。
ステップ 5.1.2.1
の共通因数を約分します。
ステップ 5.1.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.2.1.2
式を書き換えます。
ステップ 5.1.2.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.1.2.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.2.2.2
をで割ります。
ステップ 5.1.3
右辺を簡約します。
ステップ 5.1.3.1
との共通因数を約分します。
ステップ 5.1.3.1.1
をで因数分解します。
ステップ 5.1.3.1.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.3.1.2.1
をで因数分解します。
ステップ 5.1.3.1.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.3.1.2.3
式を書き換えます。
ステップ 5.1.3.2
をで割ります。
ステップ 5.2
方程式の両辺の逆余弦をとり、余弦の中からを取り出します。
ステップ 5.3
右辺を簡約します。
ステップ 5.3.1
の厳密値はです。
ステップ 5.4
方程式の両辺にを掛けます。
ステップ 5.5
方程式の両辺を簡約します。
ステップ 5.5.1
左辺を簡約します。
ステップ 5.5.1.1
を簡約します。
ステップ 5.5.1.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 5.5.1.1.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.5.1.1.1.2
式を書き換えます。
ステップ 5.5.1.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.5.1.1.2.1
をで因数分解します。
ステップ 5.5.1.1.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.5.1.1.2.3
式を書き換えます。
ステップ 5.5.2
右辺を簡約します。
ステップ 5.5.2.1
を簡約します。
ステップ 5.5.2.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.1.1.1
をで因数分解します。
ステップ 5.5.2.1.1.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.1.1.3
式を書き換えます。
ステップ 5.5.2.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.1.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.1.2.2
式を書き換えます。
ステップ 5.6
余弦関数は、第一象限と第四象限で正となります。2番目の解を求めるには、から参照角を引き、第四象限で解を求めます。
ステップ 5.7
について解きます。
ステップ 5.7.1
方程式の両辺にを掛けます。
ステップ 5.7.2
方程式の両辺を簡約します。
ステップ 5.7.2.1
左辺を簡約します。
ステップ 5.7.2.1.1
を簡約します。
ステップ 5.7.2.1.1.1
の共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.1.1.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.1.1.1.2
式を書き換えます。
ステップ 5.7.2.1.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.1.1.2.1
をで因数分解します。
ステップ 5.7.2.1.1.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.1.1.2.3
式を書き換えます。
ステップ 5.7.2.2
右辺を簡約します。
ステップ 5.7.2.2.1
を簡約します。
ステップ 5.7.2.2.1.1
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 5.7.2.2.1.2
とをまとめます。
ステップ 5.7.2.2.1.3
公分母の分子をまとめます。
ステップ 5.7.2.2.1.4
の共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.2.1.4.1
をで因数分解します。
ステップ 5.7.2.2.1.4.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.2.1.4.3
式を書き換えます。
ステップ 5.7.2.2.1.5
にをかけます。
ステップ 5.7.2.2.1.6
からを引きます。
ステップ 5.7.2.2.1.7
の共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.2.1.7.1
をで因数分解します。
ステップ 5.7.2.2.1.7.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.7.2.2.1.7.3
式を書き換えます。
ステップ 5.7.2.2.1.8
にをかけます。
ステップ 5.8
方程式に対する解です。
ステップ 6
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 7
ステップ 7.1
との共通因数を約分します。
ステップ 7.1.1
をで因数分解します。
ステップ 7.1.2
共通因数を約分します。
ステップ 7.1.2.1
をで因数分解します。
ステップ 7.1.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 7.1.2.3
式を書き換えます。
ステップ 7.2
分子を簡約します。
ステップ 7.2.1
の厳密値はです。
ステップ 7.2.2
にをかけます。
ステップ 8
は二次導関数の値が負であるため、極大値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
は極大値です
ステップ 9
ステップ 9.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 9.2
結果を簡約します。
ステップ 9.2.1
の共通因数を約分します。
ステップ 9.2.1.1
をで因数分解します。
ステップ 9.2.1.2
共通因数を約分します。
ステップ 9.2.1.3
式を書き換えます。
ステップ 9.2.2
の厳密値はです。
ステップ 9.2.3
にをかけます。
ステップ 9.2.4
最終的な答えはです。
ステップ 10
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 11
ステップ 11.1
との共通因数を約分します。
ステップ 11.1.1
をで因数分解します。
ステップ 11.1.2
共通因数を約分します。
ステップ 11.1.2.1
をで因数分解します。
ステップ 11.1.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 11.1.2.3
式を書き換えます。
ステップ 11.2
分子を簡約します。
ステップ 11.2.1
をの左に移動させます。
ステップ 11.2.2
第一象限で等しい三角の値を持つ角度を求め、参照角を当てはめます。正弦は第四象限で負であるため、式を負にします。
ステップ 11.2.3
の厳密値はです。
ステップ 11.2.4
にをかけます。
ステップ 11.2.5
にをかけます。
ステップ 11.3
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 11.4
を掛けます。
ステップ 11.4.1
にをかけます。
ステップ 11.4.2
にをかけます。
ステップ 12
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 13
ステップ 13.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 13.2
結果を簡約します。
ステップ 13.2.1
の共通因数を約分します。
ステップ 13.2.1.1
をで因数分解します。
ステップ 13.2.1.2
をで因数分解します。
ステップ 13.2.1.3
共通因数を約分します。
ステップ 13.2.1.4
式を書き換えます。
ステップ 13.2.2
とをまとめます。
ステップ 13.2.3
をの左に移動させます。
ステップ 13.2.4
第一象限で等しい三角の値を持つ角度を求め、参照角を当てはめます。正弦は第四象限で負であるため、式を負にします。
ステップ 13.2.5
の厳密値はです。
ステップ 13.2.6
を掛けます。
ステップ 13.2.6.1
にをかけます。
ステップ 13.2.6.2
にをかけます。
ステップ 13.2.7
最終的な答えはです。
ステップ 14
の極値です。
は極大値です
は極小値です
ステップ 15