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Cálculo Exemplos
Etapa 1
Escreva como uma função.
Etapa 2
Etapa 2.1
De acordo com a regra da soma, a derivada de com relação a é .
Etapa 2.2
Avalie .
Etapa 2.2.1
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 2.2.2
A derivada de em relação a é .
Etapa 2.3
Avalie .
Etapa 2.3.1
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 2.3.2
Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que é , em que e .
Etapa 2.3.2.1
Para aplicar a regra da cadeia, defina como .
Etapa 2.3.2.2
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que é , em que .
Etapa 2.3.2.3
Substitua todas as ocorrências de por .
Etapa 2.3.3
A derivada de em relação a é .
Etapa 2.3.4
Multiplique por .
Etapa 2.3.5
Multiplique por .
Etapa 2.4
Simplifique.
Etapa 2.4.1
Reordene os termos.
Etapa 2.4.2
Simplifique cada termo.
Etapa 2.4.2.1
Reordene e .
Etapa 2.4.2.2
Reordene e .
Etapa 2.4.2.3
Aplique a fórmula do arco duplo do seno.
Etapa 3
Etapa 3.1
De acordo com a regra da soma, a derivada de com relação a é .
Etapa 3.2
Avalie .
Etapa 3.2.1
Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que é , em que e .
Etapa 3.2.1.1
Para aplicar a regra da cadeia, defina como .
Etapa 3.2.1.2
A derivada de em relação a é .
Etapa 3.2.1.3
Substitua todas as ocorrências de por .
Etapa 3.2.2
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 3.2.3
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que é , em que .
Etapa 3.2.4
Multiplique por .
Etapa 3.2.5
Mova para a esquerda de .
Etapa 3.3
Avalie .
Etapa 3.3.1
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 3.3.2
A derivada de em relação a é .
Etapa 3.3.3
Multiplique por .
Etapa 4
Para encontrar os valores máximo local e mínimo local da função, defina a derivada como igual a e resolva.
Etapa 5
Aplique a fórmula do arco duplo do seno.
Etapa 6
Etapa 6.1
Fatore de .
Etapa 6.2
Fatore de .
Etapa 6.3
Fatore de .
Etapa 7
Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a , toda a expressão será igual a .
Etapa 8
Etapa 8.1
Defina como igual a .
Etapa 8.2
Resolva para .
Etapa 8.2.1
Obtenha o cosseno inverso dos dois lados da equação para extrair de dentro do cosseno.
Etapa 8.2.2
Simplifique o lado direito.
Etapa 8.2.2.1
O valor exato de é .
Etapa 8.2.3
A função do cosseno é positiva no primeiro e no quarto quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia o ângulo de referência de para determinar a solução no quarto quadrante.
Etapa 8.2.4
Simplifique .
Etapa 8.2.4.1
Para escrever como fração com um denominador comum, multiplique por .
Etapa 8.2.4.2
Combine frações.
Etapa 8.2.4.2.1
Combine e .
Etapa 8.2.4.2.2
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
Etapa 8.2.4.3
Simplifique o numerador.
Etapa 8.2.4.3.1
Multiplique por .
Etapa 8.2.4.3.2
Subtraia de .
Etapa 8.2.5
A solução para a equação .
Etapa 9
Etapa 9.1
Defina como igual a .
Etapa 9.2
Resolva para .
Etapa 9.2.1
Subtraia dos dois lados da equação.
Etapa 9.2.2
Obtenha o seno inverso dos dois lados da equação para extrair de dentro do seno.
Etapa 9.2.3
Simplifique o lado direito.
Etapa 9.2.3.1
O valor exato de é .
Etapa 9.2.4
A função do seno é negativa no terceiro e no quarto quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia a solução de para determinar um ângulo de referência. Depois, some esse ângulo de referência com para encontrar a solução no terceiro quadrante.
Etapa 9.2.5
Simplifique a expressão para encontrar a segunda solução.
Etapa 9.2.5.1
Subtraia de .
Etapa 9.2.5.2
O ângulo resultante de é positivo, menor do que e coterminal com .
Etapa 9.2.6
A solução para a equação .
Etapa 10
A solução final são todos os valores que tornam verdadeiro.
Etapa 11
Avalie a segunda derivada em . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.
Etapa 12
Etapa 12.1
Simplifique cada termo.
Etapa 12.1.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 12.1.1.1
Cancele o fator comum.
Etapa 12.1.1.2
Reescreva a expressão.
Etapa 12.1.2
Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o cosseno é negativo no segundo quadrante.
Etapa 12.1.3
O valor exato de é .
Etapa 12.1.4
Multiplique .
Etapa 12.1.4.1
Multiplique por .
Etapa 12.1.4.2
Multiplique por .
Etapa 12.1.5
O valor exato de é .
Etapa 12.1.6
Multiplique por .
Etapa 12.2
Subtraia de .
Etapa 13
é um máximo local, porque o valor da segunda derivada é negativo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.
é um máximo local
Etapa 14
Etapa 14.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 14.2
Simplifique o resultado.
Etapa 14.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 14.2.1.1
O valor exato de é .
Etapa 14.2.1.2
Multiplique por .
Etapa 14.2.1.3
O valor exato de é .
Etapa 14.2.1.4
Elevar a qualquer potência positiva produz .
Etapa 14.2.1.5
Multiplique por .
Etapa 14.2.2
Some e .
Etapa 14.2.3
A resposta final é .
Etapa 15
Avalie a segunda derivada em . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.
Etapa 16
Etapa 16.1
Simplifique cada termo.
Etapa 16.1.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 16.1.1.1
Cancele o fator comum.
Etapa 16.1.1.2
Reescreva a expressão.
Etapa 16.1.2
Subtraia as rotações completas de até que o ângulo fique maior do que ou igual a e menor do que .
Etapa 16.1.3
Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o cosseno é negativo no segundo quadrante.
Etapa 16.1.4
O valor exato de é .
Etapa 16.1.5
Multiplique .
Etapa 16.1.5.1
Multiplique por .
Etapa 16.1.5.2
Multiplique por .
Etapa 16.1.6
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.
Etapa 16.1.7
O valor exato de é .
Etapa 16.1.8
Multiplique .
Etapa 16.1.8.1
Multiplique por .
Etapa 16.1.8.2
Multiplique por .
Etapa 16.2
Some e .
Etapa 17
Etapa 17.1
Divida em intervalos separados em torno dos valores de que tornam a primeira derivada ou indefinida.
Etapa 17.2
Substitua qualquer número, como , do intervalo na primeira derivada para verificar se o resultado é negativo ou positivo.
Etapa 17.2.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 17.2.2
Simplifique o resultado.
Etapa 17.2.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 17.2.2.1.1
Multiplique por .
Etapa 17.2.2.1.2
Avalie .
Etapa 17.2.2.1.3
Avalie .
Etapa 17.2.2.1.4
Multiplique por .
Etapa 17.2.2.2
Subtraia de .
Etapa 17.2.2.3
A resposta final é .
Etapa 17.3
Substitua qualquer número, como , do intervalo na primeira derivada para verificar se o resultado é negativo ou positivo.
Etapa 17.3.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 17.3.2
Simplifique o resultado.
Etapa 17.3.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 17.3.2.1.1
Multiplique por .
Etapa 17.3.2.1.2
O valor exato de é .
Etapa 17.3.2.1.3
O valor exato de é .
Etapa 17.3.2.1.4
Multiplique por .
Etapa 17.3.2.2
Some e .
Etapa 17.3.2.3
A resposta final é .
Etapa 17.4
Substitua qualquer número, como , do intervalo na primeira derivada para verificar se o resultado é negativo ou positivo.
Etapa 17.4.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 17.4.2
Simplifique o resultado.
Etapa 17.4.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 17.4.2.1.1
Multiplique por .
Etapa 17.4.2.1.2
Avalie .
Etapa 17.4.2.1.3
Avalie .
Etapa 17.4.2.1.4
Multiplique por .
Etapa 17.4.2.2
Subtraia de .
Etapa 17.4.2.3
A resposta final é .
Etapa 17.5
Substitua qualquer número, como , do intervalo na primeira derivada para verificar se o resultado é negativo ou positivo.
Etapa 17.5.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 17.5.2
Simplifique o resultado.
Etapa 17.5.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 17.5.2.1.1
Multiplique por .
Etapa 17.5.2.1.2
Avalie .
Etapa 17.5.2.1.3
Avalie .
Etapa 17.5.2.1.4
Multiplique por .
Etapa 17.5.2.2
Some e .
Etapa 17.5.2.3
A resposta final é .
Etapa 17.6
Como a primeira derivada mudou os sinais de negativo para positivo em torno de , então é um mínimo local.
é um mínimo local
Etapa 17.7
Como a primeira derivada mudou os sinais de positivo para negativo em torno de , então é um máximo local.
é um máximo local
Etapa 17.8
Como a primeira derivada mudou os sinais de negativo para positivo em torno de , então é um mínimo local.
é um mínimo local
Etapa 17.9
Esses são os extremos locais para .
é um mínimo local
é um máximo local
é um mínimo local
é um mínimo local
é um máximo local
é um mínimo local
Etapa 18