미적분 예제
f(x)=x4+2x2-8x
단계 1
단계 1.1
1차 도함수를 구합니다.
단계 1.1.1
미분합니다.
단계 1.1.1.1
합의 법칙에 의해 x4+2x2-8x를 x에 대해 미분하면 ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]가 됩니다.
ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]
단계 1.1.1.2
n=4일 때 ddx[xn]는 nxn-1이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
단계 1.1.2
ddx[2x2]의 값을 구합니다.
단계 1.1.2.1
2 은 x 에 대해 일정하므로 x 에 대한 2x2 의 미분은 2ddx[x2] 입니다.
4x3+2ddx[x2]+ddx[-8x]
단계 1.1.2.2
n=2일 때 ddx[xn]는 nxn-1이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.
4x3+2(2x)+ddx[-8x]
단계 1.1.2.3
2에 2을 곱합니다.
4x3+4x+ddx[-8x]
4x3+4x+ddx[-8x]
단계 1.1.3
ddx[-8x]의 값을 구합니다.
단계 1.1.3.1
-8 은 x 에 대해 일정하므로 x 에 대한 -8x 의 미분은 -8ddx[x] 입니다.
4x3+4x-8ddx[x]
단계 1.1.3.2
n=1일 때 ddx[xn]는 nxn-1이라는 멱의 법칙을 이용하여 미분합니다.
4x3+4x-8⋅1
단계 1.1.3.3
-8에 1을 곱합니다.
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
단계 1.2
f(x) 의 x 에 대한 1차 도함수는 4x3+4x-8 입니다.
4x3+4x-8
4x3+4x-8
단계 2
단계 2.1
1차 도함수가 0이 되게 합니다.
4x3+4x-8=0
단계 2.2
방정식의 좌변을 인수분해합니다.
단계 2.2.1
4x3+4x-8에서 4를 인수분해합니다.
단계 2.2.1.1
4x3에서 4를 인수분해합니다.
4(x3)+4x-8=0
단계 2.2.1.2
4x에서 4를 인수분해합니다.
4(x3)+4(x)-8=0
단계 2.2.1.3
-8에서 4를 인수분해합니다.
4(x3)+4x+4⋅-2=0
단계 2.2.1.4
4(x3)+4x에서 4를 인수분해합니다.
4(x3+x)+4⋅-2=0
단계 2.2.1.5
4(x3+x)+4⋅-2에서 4를 인수분해합니다.
4(x3+x-2)=0
4(x3+x-2)=0
단계 2.2.2
인수분해합니다.
단계 2.2.2.1
유리근 정리르 이용하여 x3+x-2 를 인수분해합니다.
단계 2.2.2.1.1
다항함수의 계수가 정수인 경우, p 가 상수의 약수이며 q 가 최고차항 계수의 인수일 때 모든 유리근은 pq 의 형태를 가집니다.
p=±1,±2
q=±1
단계 2.2.2.1.2
±pq의 모든 조합을 찾습니다. 이들은 다항 함수의 해가 될 수 있습니다.
±1,±2
단계 2.2.2.1.3
1 을 대입하고 식을 간단히 합니다. 이 경우 식이 0 이므로 1 은 다항식의 근입니다.
단계 2.2.2.1.3.1
1 을 다항식에 대입합니다.
13+1-2
단계 2.2.2.1.3.2
1를 3승 합니다.
1+1-2
단계 2.2.2.1.3.3
1를 1에 더합니다.
2-2
단계 2.2.2.1.3.4
2에서 2을 뺍니다.
0
0
단계 2.2.2.1.4
1 는 알고 있는 해이므로 다항식을 x-1 으로 나누어 몫 다항식을 구합니다. 이 다항식은 나머지 해를 찾기 위해 이용됩니다.
x3+x-2x-1
단계 2.2.2.1.5
x3+x-2을 x-1로 나눕니다.
단계 2.2.2.1.5.1
다항식을 나눗셈 형태로 적습니다. 각 지수에 대하여 항이 없는 경우 값이 0 인 항을 삽입합니다.
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
단계 2.2.2.1.5.2
피제수 x3의 고차항을 제수 x의 고차항으로 나눕니다.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
단계 2.2.2.1.5.3
새로운 몫 값에 제수를 곱합니다.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
+ | x3 | - | x2 |
단계 2.2.2.1.5.4
식을 피제수에서 빼야 하므로 x3-x2의 모든 부호를 바꿉니다.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 |
단계 2.2.2.1.5.5
부호를 바꾼 뒤, 곱한 다항식의 마지막 피제수를 더해 새로운 피제수를 구합니다.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 |
단계 2.2.2.1.5.6
원래 피제수의 다음 항을 아래로 내려 현재 피제수로 보냅니다.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
단계 2.2.2.1.5.7
피제수 x2의 고차항을 제수 x의 고차항으로 나눕니다.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
단계 2.2.2.1.5.8
새로운 몫 값에 제수를 곱합니다.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
+ | x2 | - | x |
단계 2.2.2.1.5.9
식을 피제수에서 빼야 하므로 x2-x의 모든 부호를 바꿉니다.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x |
단계 2.2.2.1.5.10
부호를 바꾼 뒤, 곱한 다항식의 마지막 피제수를 더해 새로운 피제수를 구합니다.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x |
단계 2.2.2.1.5.11
원래 피제수의 다음 항을 아래로 내려 현재 피제수로 보냅니다.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
단계 2.2.2.1.5.12
피제수 2x의 고차항을 제수 x의 고차항으로 나눕니다.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
단계 2.2.2.1.5.13
새로운 몫 값에 제수를 곱합니다.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
단계 2.2.2.1.5.14
식을 피제수에서 빼야 하므로 2x-2의 모든 부호를 바꿉니다.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 |
단계 2.2.2.1.5.15
부호를 바꾼 뒤, 곱한 다항식의 마지막 피제수를 더해 새로운 피제수를 구합니다.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 | ||||||||
0 |
단계 2.2.2.1.5.16
나머지가 0 이므로, 몫이 최종해입니다.
x2+x+2
x2+x+2
단계 2.2.2.1.6
x3+x-2 을 인수의 집합으로 표현합니다.
4((x-1)(x2+x+2))=0
4((x-1)(x2+x+2))=0
단계 2.2.2.2
불필요한 괄호를 제거합니다.
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
단계 2.3
방정식 좌변의 한 인수가 0 이면 전체 식은 0 이 됩니다.
x-1=0
x2+x+2=0
단계 2.4
x-1 이 0 가 되도록 하고 x 에 대해 식을 풉니다.
단계 2.4.1
x-1를 0와 같다고 둡니다.
x-1=0
단계 2.4.2
방정식의 양변에 1를 더합니다.
x=1
x=1
단계 2.5
x2+x+2 이 0 가 되도록 하고 x 에 대해 식을 풉니다.
단계 2.5.1
x2+x+2를 0와 같다고 둡니다.
x2+x+2=0
단계 2.5.2
x2+x+2=0을 x에 대해 풉니다.
단계 2.5.2.1
근의 공식을 이용해 방정식의 해를 구합니다.
-b±√b2-4(ac)2a
단계 2.5.2.2
이차함수의 근의 공식에 a=1, b=1, c=2을 대입하여 x를 구합니다.
-1±√12-4⋅(1⋅2)2⋅1
단계 2.5.2.3
간단히 합니다.
단계 2.5.2.3.1
분자를 간단히 합니다.
단계 2.5.2.3.1.1
1의 모든 거듭제곱은 1입니다.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
단계 2.5.2.3.1.2
-4⋅1⋅2 을 곱합니다.
단계 2.5.2.3.1.2.1
-4에 1을 곱합니다.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
단계 2.5.2.3.1.2.2
-4에 2을 곱합니다.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
단계 2.5.2.3.1.3
1에서 8을 뺍니다.
x=-1±√-72⋅1
단계 2.5.2.3.1.4
-7을 -1(7)로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅72⋅1
단계 2.5.2.3.1.5
√-1(7)을 √-1⋅√7로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
단계 2.5.2.3.1.6
√-1을 i로 바꿔 씁니다.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
단계 2.5.2.3.2
2에 1을 곱합니다.
x=-1±i√72
x=-1±i√72
단계 2.5.2.4
수식을 간단히 하여 ± 의 + 부분에 대해 식을 풉니다.
단계 2.5.2.4.1
분자를 간단히 합니다.
단계 2.5.2.4.1.1
1의 모든 거듭제곱은 1입니다.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
단계 2.5.2.4.1.2
-4⋅1⋅2 을 곱합니다.
단계 2.5.2.4.1.2.1
-4에 1을 곱합니다.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
단계 2.5.2.4.1.2.2
-4에 2을 곱합니다.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
단계 2.5.2.4.1.3
1에서 8을 뺍니다.
x=-1±√-72⋅1
단계 2.5.2.4.1.4
-7을 -1(7)로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅72⋅1
단계 2.5.2.4.1.5
√-1(7)을 √-1⋅√7로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
단계 2.5.2.4.1.6
√-1을 i로 바꿔 씁니다.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
단계 2.5.2.4.2
2에 1을 곱합니다.
x=-1±i√72
단계 2.5.2.4.3
± 을 + 로 바꿉니다.
x=-1+i√72
단계 2.5.2.4.4
-1을 -1(1)로 바꿔 씁니다.
x=-1⋅1+i√72
단계 2.5.2.4.5
i√7에서 -1를 인수분해합니다.
x=-1⋅1-(-i√7)2
단계 2.5.2.4.6
-1(1)-(-i√7)에서 -1를 인수분해합니다.
x=-1(1-i√7)2
단계 2.5.2.4.7
마이너스 부호를 분수 앞으로 보냅니다.
x=-1-i√72
x=-1-i√72
단계 2.5.2.5
수식을 간단히 하여 ± 의 - 부분에 대해 식을 풉니다.
단계 2.5.2.5.1
분자를 간단히 합니다.
단계 2.5.2.5.1.1
1의 모든 거듭제곱은 1입니다.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
단계 2.5.2.5.1.2
-4⋅1⋅2 을 곱합니다.
단계 2.5.2.5.1.2.1
-4에 1을 곱합니다.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
단계 2.5.2.5.1.2.2
-4에 2을 곱합니다.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
단계 2.5.2.5.1.3
1에서 8을 뺍니다.
x=-1±√-72⋅1
단계 2.5.2.5.1.4
-7을 -1(7)로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅72⋅1
단계 2.5.2.5.1.5
√-1(7)을 √-1⋅√7로 바꿔 씁니다.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
단계 2.5.2.5.1.6
√-1을 i로 바꿔 씁니다.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
단계 2.5.2.5.2
2에 1을 곱합니다.
x=-1±i√72
단계 2.5.2.5.3
± 을 - 로 바꿉니다.
x=-1-i√72
단계 2.5.2.5.4
-1을 -1(1)로 바꿔 씁니다.
x=-1⋅1-i√72
단계 2.5.2.5.5
-i√7에서 -1를 인수분해합니다.
x=-1⋅1-(i√7)2
단계 2.5.2.5.6
-1(1)-(i√7)에서 -1를 인수분해합니다.
x=-1(1+i√7)2
단계 2.5.2.5.7
마이너스 부호를 분수 앞으로 보냅니다.
x=-1+i√72
x=-1+i√72
단계 2.5.2.6
두 해를 모두 조합하면 최종 답이 됩니다.
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
단계 2.6
4(x-1)(x2+x+2)=0을 참으로 만드는 모든 값이 최종 해가 됩니다.
x=1,-1-i√72,-1+i√72
x=1,-1-i√72,-1+i√72
단계 3
미분값을 0으로 만드는 값들은 1입니다.
1
단계 4
도함수 f′(x)=4x3+4x-8가 0이 되거나 정의되지 않는 점을 구한 후 (-∞,1)∪(1,∞) 구간에서 f(x)=x4+2x2-8x가 증가하는지, 감소하는지를 확인합니다.
(-∞,1)∪(1,∞)
단계 5
단계 5.1
수식에서 변수 x에 0을 대입합니다.
f′(0)=4(0)3+4(0)-8
단계 5.2
결과를 간단히 합니다.
단계 5.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 5.2.1.1
0을 여러 번 거듭제곱해도 0이 나옵니다.
f′(0)=4⋅0+4(0)-8
단계 5.2.1.2
4에 0을 곱합니다.
f′(0)=0+4(0)-8
단계 5.2.1.3
4에 0을 곱합니다.
f′(0)=0+0-8
f′(0)=0+0-8
단계 5.2.2
더하고 빼서 식을 간단히 합니다.
단계 5.2.2.1
0를 0에 더합니다.
f′(0)=0-8
단계 5.2.2.2
0에서 8을 뺍니다.
f′(0)=-8
f′(0)=-8
단계 5.2.3
최종 답은 -8입니다.
-8
-8
단계 5.3
x=0에서의 도함수는 -8입니다. 미분값이 음수이므로 함수는 (-∞,1) 구간에서 감소합니다.
f′(x)<0이므로 (-∞,1)에서 감소함
f′(x)<0이므로 (-∞,1)에서 감소함
단계 6
단계 6.1
수식에서 변수 x에 2을 대입합니다.
f′(2)=4(2)3+4(2)-8
단계 6.2
결과를 간단히 합니다.
단계 6.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 6.2.1.1
2를 3승 합니다.
f′(2)=4⋅8+4(2)-8
단계 6.2.1.2
4에 8을 곱합니다.
f′(2)=32+4(2)-8
단계 6.2.1.3
4에 2을 곱합니다.
f′(2)=32+8-8
f′(2)=32+8-8
단계 6.2.2
더하고 빼서 식을 간단히 합니다.
단계 6.2.2.1
32를 8에 더합니다.
f′(2)=40-8
단계 6.2.2.2
40에서 8을 뺍니다.
f′(2)=32
f′(2)=32
단계 6.2.3
최종 답은 32입니다.
32
32
단계 6.3
x=2에서의 도함수는 32입니다. 미분값이 양수이므로 함수는 (1,∞) 구간에서 증가합니다.
f′(x)>0 이므로 (1,∞) 에서 증가함
f′(x)>0 이므로 (1,∞) 에서 증가함
단계 7
함수가 증가하고 감소하는 구간을 구합니다.
증가: (1,∞)
다음 구간에서 감소: (-∞,1)
단계 8