Cálculo Exemplos

$y = - 1 + 3 \sin (x - \frac{π}{4})$

Etapa 1

Encontre a primeira derivada da função.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1

Diferencie.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1.1

De acordo com a regra da soma, a derivada de $- 1 + 3 \sin (x - \frac{π}{4})$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [3 \sin (x - \frac{π}{4})]$ .

$\frac{d}{d x} [- 1] + \frac{d}{d x} [3 \sin (x - \frac{π}{4})]$

Etapa 1.1.2

Como $- 1$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- 1$ em relação a $x$ é $0$ .

$0 + \frac{d}{d x} [3 \sin (x - \frac{π}{4})]$

Etapa 1.2

Avalie $\frac{d}{d x} [3 \sin (x - \frac{π}{4})]$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.2.1

Como $3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $3 \sin (x - \frac{π}{4})$ em relação a $x$ é $3 \frac{d}{d x} [\sin (x - \frac{π}{4})]$ .

$0 + 3 \frac{d}{d x} [\sin (x - \frac{π}{4})]$

Etapa 1.2.2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \sin (x)$ e $g (x) = x - \frac{π}{4}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.2.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u$ como $x - \frac{π}{4}$ .

$0 + 3 (\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{4}])$

Etapa 1.2.2.2

A derivada de $\sin (u)$ em relação a $u$ é $\cos (u)$ .

$0 + 3 (\cos (u) \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{4}])$

Etapa 1.2.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $x - \frac{π}{4}$ .

$0 + 3 (\cos (x - \frac{π}{4}) \frac{d}{d x} [x - \frac{π}{4}])$

Etapa 1.2.3

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x - \frac{π}{4}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{4}]$ .

$0 + 3 (\cos (x - \frac{π}{4}) (\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{4}]))$

Etapa 1.2.4

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$0 + 3 (\cos (x - \frac{π}{4}) (1 + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{4}]))$

Etapa 1.2.5

Como $- \frac{π}{4}$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- \frac{π}{4}$ em relação a $x$ é $0$ .

$0 + 3 (\cos (x - \frac{π}{4}) (1 + 0))$

Etapa 1.2.6

Some $1$ e $0$ .

$0 + 3 (\cos (x - \frac{π}{4}) \cdot 1)$

Etapa 1.2.7

Multiplique $\cos (x - \frac{π}{4})$ por $1$ .

$0 + 3 \cos (x - \frac{π}{4})$

Etapa 1.3

Some $0$ e $3 \cos (x - \frac{π}{4})$ .

$3 \cos (x - \frac{π}{4})$

Etapa 2

Encontre a segunda derivada da função.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.1

Como $3$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $3 \cos (x - \frac{π}{4})$ em relação a $x$ é $3 \frac{d}{d x} [\cos (x - \frac{π}{4})]$ .

$f'' (x) = 3 \frac{d}{d x} (\cos (x - \frac{π}{4}))$

Etapa 2.2

Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ é $f' (g (x)) g' (x)$ , em que $f (x) = \cos (x)$ e $g (x) = x - \frac{π}{4}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 2.2.1

Para aplicar a regra da cadeia, defina $u$ como $x - \frac{π}{4}$ .

$f'' (x) = 3 (\frac{d}{d u} (\cos (u)) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{4}))$

Etapa 2.2.2

A derivada de $\cos (u)$ em relação a $u$ é $- \sin (u)$ .

$f'' (x) = 3 (- \sin (u) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{4}))$

Etapa 2.2.3

Substitua todas as ocorrências de $u$ por $x - \frac{π}{4}$ .

$f'' (x) = 3 (- \sin (x - \frac{π}{4}) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{4}))$

Etapa 2.3

Diferencie.

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Etapa 2.3.1

Multiplique $- 1$ por $3$ .

$f'' (x) = - 3 (\sin (x - \frac{π}{4}) \frac{d}{d x} (x - \frac{π}{4}))$

Etapa 2.3.2

De acordo com a regra da soma, a derivada de $x - \frac{π}{4}$ com relação a $x$ é $\frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- \frac{π}{4}]$ .

$f'' (x) = - 3 \sin (x - \frac{π}{4}) (\frac{d}{d x} (x) + \frac{d}{d x} (- \frac{π}{4}))$

Etapa 2.3.3

Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ é $n x^{n - 1}$ , em que $n = 1$ .

$f'' (x) = - 3 \sin (x - \frac{π}{4}) (1 + \frac{d}{d x} (- \frac{π}{4}))$

Etapa 2.3.4

Como $- \frac{π}{4}$ é constante em relação a $x$ , a derivada de $- \frac{π}{4}$ em relação a $x$ é $0$ .

$f'' (x) = - 3 \sin (x - \frac{π}{4}) (1 + 0)$

Etapa 2.3.5

Simplifique a expressão.

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Etapa 2.3.5.1

Some $1$ e $0$ .

$f'' (x) = - 3 \sin (x - \frac{π}{4}) \cdot 1$

Etapa 2.3.5.2

Multiplique $- 3$ por $1$ .

$f'' (x) = - 3 \sin (x - \frac{π}{4})$

Etapa 3

Para encontrar os valores máximo local e mínimo local da função, defina a derivada como igual a $0$ e resolva.

$3 \cos (x - \frac{π}{4}) = 0$

Etapa 4

Divida cada termo em $3 \cos (x - \frac{π}{4}) = 0$ por $3$ e simplifique.

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Etapa 4.1

Divida cada termo em $3 \cos (x - \frac{π}{4}) = 0$ por $3$ .

$\frac{3 \cos (x - \frac{π}{4})}{3} = \frac{0}{3}$

Etapa 4.2

Simplifique o lado esquerdo.

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Etapa 4.2.1

Cancele o fator comum de $3$ .

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Etapa 4.2.1.1

Cancele o fator comum.

$\frac{3 \cos (x - \frac{π}{4})}{3} = \frac{0}{3}$

Etapa 4.2.1.2

Divida $\cos (x - \frac{π}{4})$ por $1$ .

$\cos (x - \frac{π}{4}) = \frac{0}{3}$

Etapa 4.3

Simplifique o lado direito.

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Etapa 4.3.1

Divida $0$ por $3$ .

$\cos (x - \frac{π}{4}) = 0$

Etapa 5

Obtenha o cosseno inverso dos dois lados da equação para extrair $x$ de dentro do cosseno.

$x - \frac{π}{4} = \arccos (0)$

Etapa 6

Simplifique o lado direito.

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Etapa 6.1

O valor exato de $\arccos (0)$ é $\frac{π}{2}$ .

$x - \frac{π}{4} = \frac{π}{2}$

Etapa 7

Mova todos os termos que não contêm $x$ para o lado direito da equação.

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Etapa 7.1

Some $\frac{π}{4}$ aos dois lados da equação.

$x = \frac{π}{2} + \frac{π}{4}$

Etapa 7.2

Para escrever $\frac{π}{2}$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{π}{2} \cdot \frac{2}{2} + \frac{π}{4}$

Etapa 7.3

Escreva cada expressão com um denominador comum de $4$ , multiplicando cada um por um fator apropriado de $1$ .

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Etapa 7.3.1

Multiplique $\frac{π}{2}$ por $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{π \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{π}{4}$

Etapa 7.3.2

Multiplique $2$ por $2$ .

$x = \frac{π \cdot 2}{4} + \frac{π}{4}$

Etapa 7.4

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$x = \frac{π \cdot 2 + π}{4}$

Etapa 7.5

Simplifique o numerador.

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Etapa 7.5.1

Mova $2$ para a esquerda de $π$ .

$x = \frac{2 \cdot π + π}{4}$

Etapa 7.5.2

Some $2 π$ e $π$ .

$x = \frac{3 π}{4}$

Etapa 8

A função do cosseno é positiva no primeiro e no quarto quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia o ângulo de referência de $2 π$ para determinar a solução no quarto quadrante.

$x - \frac{π}{4} = 2 π - \frac{π}{2}$

Etapa 9

Resolva $x$ .

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Etapa 9.1

Simplifique $2 π - \frac{π}{2}$ .

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Etapa 9.1.1

Para escrever $2 π$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{2}{2}$ .

$x - \frac{π}{4} = 2 π \cdot \frac{2}{2} - \frac{π}{2}$

Etapa 9.1.2

Combine frações.

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Etapa 9.1.2.1

Combine $2 π$ e $\frac{2}{2}$ .

$x - \frac{π}{4} = \frac{2 π \cdot 2}{2} - \frac{π}{2}$

Etapa 9.1.2.2

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$x - \frac{π}{4} = \frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Etapa 9.1.3

Simplifique o numerador.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 9.1.3.1

Multiplique $2$ por $2$ .

$x - \frac{π}{4} = \frac{4 π - π}{2}$

Etapa 9.1.3.2

Subtraia $π$ de $4 π$ .

$x - \frac{π}{4} = \frac{3 π}{2}$

Etapa 9.2

Mova todos os termos que não contêm $x$ para o lado direito da equação.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 9.2.1

Some $\frac{π}{4}$ aos dois lados da equação.

$x = \frac{3 π}{2} + \frac{π}{4}$

Etapa 9.2.2

Para escrever $\frac{3 π}{2}$ como fração com um denominador comum, multiplique por $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{3 π}{2} \cdot \frac{2}{2} + \frac{π}{4}$

Etapa 9.2.3

Escreva cada expressão com um denominador comum de $4$ , multiplicando cada um por um fator apropriado de $1$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 9.2.3.1

Multiplique $\frac{3 π}{2}$ por $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{3 π \cdot 2}{2 \cdot 2} + \frac{π}{4}$

Etapa 9.2.3.2

Multiplique $2$ por $2$ .

$x = \frac{3 π \cdot 2}{4} + \frac{π}{4}$

Etapa 9.2.4

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$x = \frac{3 π \cdot 2 + π}{4}$

Etapa 9.2.5

Simplifique o numerador.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 9.2.5.1

Multiplique $2$ por $3$ .

$x = \frac{6 π + π}{4}$

Etapa 9.2.5.2

Some $6 π$ e $π$ .

$x = \frac{7 π}{4}$

Etapa 10

A solução para a equação $x - \frac{π}{4} = \frac{π}{2}$ .

$x = \frac{3 π}{4}, \frac{7 π}{4}$

Etapa 11

Avalie a segunda derivada em $x = \frac{3 π}{4}$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$- 3 \sin ((\frac{3 π}{4}) - \frac{π}{4})$

Etapa 12

Avalie a segunda derivada.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 12.1

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$- 3 \sin (\frac{3 π - π}{4})$

Etapa 12.2

Subtraia $π$ de $3 π$ .

$- 3 \sin (\frac{2 π}{4})$

Etapa 12.3

Cancele o fator comum de $2$ e $4$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 12.3.1

Fatore $2$ de $2 π$ .

$- 3 \sin (\frac{2 (π)}{4})$

Etapa 12.3.2

Cancele os fatores comuns.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 12.3.2.1

Fatore $2$ de $4$ .

$- 3 \sin (\frac{2 π}{2 \cdot 2})$

Etapa 12.3.2.2

Cancele o fator comum.

$- 3 \sin (\frac{2 π}{2 \cdot 2})$

Etapa 12.3.2.3

Reescreva a expressão.

$- 3 \sin (\frac{π}{2})$

Etapa 12.4

O valor exato de $\sin (\frac{π}{2})$ é $1$ .

$- 3 \cdot 1$

Etapa 12.5

Multiplique $- 3$ por $1$ .

$- 3$

Etapa 13

$x = \frac{3 π}{4}$ é um máximo local, porque o valor da segunda derivada é negativo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.

$x = \frac{3 π}{4}$ é um máximo local

Etapa 14

Encontre o valor y quando $x = \frac{3 π}{4}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 14.1

Substitua a variável $x$ por $\frac{3 π}{4}$ na expressão.

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin ((\frac{3 π}{4}) - \frac{π}{4})$

Etapa 14.2

Simplifique o resultado.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 14.2.1

Simplifique cada termo.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 14.2.1.1

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{3 π - π}{4})$

Etapa 14.2.1.2

Subtraia $π$ de $3 π$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 π}{4})$

Etapa 14.2.1.3

Cancele o fator comum de $2$ e $4$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 14.2.1.3.1

Fatore $2$ de $2 π$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 (π)}{4})$

Etapa 14.2.1.3.2

Cancele os fatores comuns.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 14.2.1.3.2.1

Fatore $2$ de $4$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 π}{2 \cdot 2})$

Etapa 14.2.1.3.2.2

Cancele o fator comum.

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 π}{2 \cdot 2})$

Etapa 14.2.1.3.2.3

Reescreva a expressão.

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{π}{2})$

Etapa 14.2.1.4

O valor exato de $\sin (\frac{π}{2})$ é $1$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3 \cdot 1$

Etapa 14.2.1.5

Multiplique $3$ por $1$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = - 1 + 3$

Etapa 14.2.2

Some $- 1$ e $3$ .

$f (\frac{3 π}{4}) = 2$

Etapa 14.2.3

A resposta final é $2$ .

$y = 2$

Etapa 15

Avalie a segunda derivada em $x = \frac{7 π}{4}$ . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.

$- 3 \sin ((\frac{7 π}{4}) - \frac{π}{4})$

Etapa 16

Avalie a segunda derivada.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 16.1

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$- 3 \sin (\frac{7 π - π}{4})$

Etapa 16.2

Subtraia $π$ de $7 π$ .

$- 3 \sin (\frac{6 π}{4})$

Etapa 16.3

Cancele o fator comum de $6$ e $4$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 16.3.1

Fatore $2$ de $6 π$ .

$- 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{4})$

Etapa 16.3.2

Cancele os fatores comuns.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 16.3.2.1

Fatore $2$ de $4$ .

$- 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{2 (2)})$

Etapa 16.3.2.2

Cancele o fator comum.

$- 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{2 \cdot 2})$

Etapa 16.3.2.3

Reescreva a expressão.

$- 3 \sin (\frac{3 π}{2})$

Etapa 16.4

Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o seno é negativo no quarto quadrante.

$- 3 (- \sin (\frac{π}{2}))$

Etapa 16.5

O valor exato de $\sin (\frac{π}{2})$ é $1$ .

$- 3 (- 1 \cdot 1)$

Etapa 16.6

Multiplique $- 3 (- 1 \cdot 1)$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 16.6.1

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$- 3 \cdot - 1$

Etapa 16.6.2

Multiplique $- 3$ por $- 1$ .

$3$

Etapa 17

$x = \frac{7 π}{4}$ é um mínimo local, porque o valor da segunda derivada é positivo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.

$x = \frac{7 π}{4}$ é um mínimo local

Etapa 18

Encontre o valor y quando $x = \frac{7 π}{4}$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.1

Substitua a variável $x$ por $\frac{7 π}{4}$ na expressão.

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin ((\frac{7 π}{4}) - \frac{π}{4})$

Etapa 18.2

Simplifique o resultado.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.2.1

Simplifique cada termo.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.2.1.1

Combine os numeradores em relação ao denominador comum.

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{7 π - π}{4})$

Etapa 18.2.1.2

Subtraia $π$ de $7 π$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{6 π}{4})$

Etapa 18.2.1.3

Cancele o fator comum de $6$ e $4$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.2.1.3.1

Fatore $2$ de $6 π$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{4})$

Etapa 18.2.1.3.2

Cancele os fatores comuns.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.2.1.3.2.1

Fatore $2$ de $4$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{2 (2)})$

Etapa 18.2.1.3.2.2

Cancele o fator comum.

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{2 (3 π)}{2 \cdot 2})$

Etapa 18.2.1.3.2.3

Reescreva a expressão.

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \sin (\frac{3 π}{2})$

Etapa 18.2.1.4

Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o seno é negativo no quarto quadrante.

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 (- \sin (\frac{π}{2}))$

Etapa 18.2.1.5

O valor exato de $\sin (\frac{π}{2})$ é $1$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 (- 1 \cdot 1)$

Etapa 18.2.1.6

Multiplique $3 (- 1 \cdot 1)$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 18.2.1.6.1

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 + 3 \cdot - 1$

Etapa 18.2.1.6.2

Multiplique $3$ por $- 1$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 1 - 3$

Etapa 18.2.2

Subtraia $3$ de $- 1$ .

$f (\frac{7 π}{4}) = - 4$

Etapa 18.2.3

A resposta final é $- 4$ .

$y = - 4$

Etapa 19

Esses são os extremos locais para $f (x) = - 1 + 3 \sin (x - \frac{π}{4})$ .

$(\frac{3 π}{4}, 2)$ é um máximo local

$(\frac{7 π}{4}, - 4)$ é um mínimo local

Etapa 20