Математический анализ Примеры

$f (x) = - 4 \sin (x)$

Этап 1

Найдем первую производную функции.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 1.1

Поскольку $- 4$ является константой относительно $x$ , производная $- 4 \sin (x)$ по $x$ равна $- 4 \frac{d}{d x} [\sin (x)]$ .

$- 4 \frac{d}{d x} [\sin (x)]$

Этап 1.2

Производная $\sin (x)$ по $x$ равна $\cos (x)$ .

$- 4 \cos (x)$

Этап 2

Найдем вторую производную функции.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 2.1

Поскольку $- 4$ является константой относительно $x$ , производная $- 4 \cos (x)$ по $x$ равна $- 4 \frac{d}{d x} [\cos (x)]$ .

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

Этап 2.2

Производная $\cos (x)$ по $x$ равна $- \sin (x)$ .

$f'' (x) = - 4 (- \sin (x))$

Этап 2.3

Умножим $- 1$ на $- 4$ .

$f'' (x) = 4 \sin (x)$

Этап 3

Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к $0$ и решим полученное уравнение.

$- 4 \cos (x) = 0$

Этап 4

Разделим каждый член $- 4 \cos (x) = 0$ на $- 4$ и упростим.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.1

Разделим каждый член $- 4 \cos (x) = 0$ на $- 4$ .

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

Этап 4.2

Упростим левую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.2.1

Сократим общий множитель $- 4$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.2.1.1

Сократим общий множитель.

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

Этап 4.2.1.2

Разделим $\cos (x)$ на $1$ .

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

Этап 4.3

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 4.3.1

Разделим $0$ на $- 4$ .

$\cos (x) = 0$

Этап 5

Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь $x$ из косинуса.

$x = \arccos (0)$

Этап 6

Упростим правую часть.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 6.1

Точное значение $\arccos (0)$ : $\frac{π}{2}$ .

$x = \frac{π}{2}$

Этап 7

Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из $2 π$ и найдем решение в четвертом квадранте.

$x = 2 π - \frac{π}{2}$

Этап 8

Упростим $2 π - \frac{π}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.1

Чтобы записать $2 π$ в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на $\frac{2}{2}$ .

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

Этап 8.2

Объединим дроби.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.2.1

Объединим $2 π$ и $\frac{2}{2}$ .

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

Этап 8.2.2

Объединим числители над общим знаменателем.

$x = \frac{2 π \cdot 2 - π}{2}$

Этап 8.3

Упростим числитель.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 8.3.1

Умножим $2$ на $2$ .

$x = \frac{4 π - π}{2}$

Этап 8.3.2

Вычтем $π$ из $4 π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Этап 9

Решение уравнения $x = \frac{π}{2}$ .

$x = \frac{π}{2}, \frac{3 π}{2}$

Этап 10

Найдем вторую производную в $x = \frac{π}{2}$ . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.

$4 \sin (\frac{π}{2})$

Этап 11

Найдем вторую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 11.1

Точное значение $\sin (\frac{π}{2})$ : $1$ .

$4 \cdot 1$

Этап 11.2

Умножим $4$ на $1$ .

$4$

Этап 12

$x = \frac{π}{2}$ — локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.

$x = \frac{π}{2}$ — локальный минимум

Этап 13

Найдем значение y, если $x = \frac{π}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 13.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $\frac{π}{2}$ .

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

Этап 13.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 13.2.1

Точное значение $\sin (\frac{π}{2})$ : $1$ .

$f (\frac{π}{2}) = - 4 \cdot 1$

Этап 13.2.2

Умножим $- 4$ на $1$ .

$f (\frac{π}{2}) = - 4$

Этап 13.2.3

Окончательный ответ: $- 4$ .

$y = - 4$

Этап 14

Найдем вторую производную в $x = \frac{3 π}{2}$ . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.

$4 \sin (\frac{3 π}{2})$

Этап 15

Найдем вторую производную.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 15.1

Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.

$4 (- \sin (\frac{π}{2}))$

Этап 15.2

Точное значение $\sin (\frac{π}{2})$ : $1$ .

$4 (- 1 \cdot 1)$

Этап 15.3

Умножим $4 (- 1 \cdot 1)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 15.3.1

Умножим $- 1$ на $1$ .

$4 \cdot - 1$

Этап 15.3.2

Умножим $4$ на $- 1$ .

$- 4$

Этап 16

$x = \frac{3 π}{2}$ — локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.

$x = \frac{3 π}{2}$ — локальный максимум

Этап 17

Найдем значение y, если $x = \frac{3 π}{2}$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 17.1

Заменим в этом выражении переменную $x$ на $\frac{3 π}{2}$ .

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

Этап 17.2

Упростим результат.

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 17.2.1

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

Этап 17.2.2

Точное значение $\sin (\frac{π}{2})$ : $1$ .

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

Этап 17.2.3

Умножим $- 4 (- 1 \cdot 1)$ .

Нажмите для увеличения количества этапов...

Этап 17.2.3.1

Умножим $- 1$ на $1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = - 4 \cdot - 1$

Этап 17.2.3.2

Умножим $- 4$ на $- 1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = 4$

Этап 17.2.4

Окончательный ответ: $4$ .

$y = 4$

Этап 18

Это локальные экстремумы $f (x) = - 4 \sin (x)$ .

$(\frac{π}{2}, - 4)$ — локальный минимум

$(\frac{3 π}{2}, 4)$ — локальный максимум

Этап 19