Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.2
Найдем значение .
Этап 2.2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2.2
Производная по равна .
Этап 2.3
Найдем значение .
Этап 2.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.3.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.3.2.2
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3.3
Производная по равна .
Этап 2.3.4
Умножим на .
Этап 2.3.5
Умножим на .
Этап 2.4
Упростим.
Этап 2.4.1
Изменим порядок членов.
Этап 2.4.2
Упростим каждый член.
Этап 2.4.2.1
Изменим порядок и .
Этап 2.4.2.2
Изменим порядок и .
Этап 2.4.2.3
Применим формулу двойного угла для синуса.
Этап 3
Этап 3.1
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.2
Найдем значение .
Этап 3.2.1
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.2.1.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 3.2.1.2
Производная по равна .
Этап 3.2.1.3
Заменим все вхождения на .
Этап 3.2.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.2.4
Умножим на .
Этап 3.2.5
Перенесем влево от .
Этап 3.3
Найдем значение .
Этап 3.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.3.2
Производная по равна .
Этап 3.3.3
Умножим на .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 5
Применим формулу двойного угла для синуса.
Этап 6
Этап 6.1
Вынесем множитель из .
Этап 6.2
Вынесем множитель из .
Этап 6.3
Вынесем множитель из .
Этап 7
Если любой отдельный множитель в левой части уравнения равен , все выражение равно .
Этап 8
Этап 8.1
Приравняем к .
Этап 8.2
Решим относительно .
Этап 8.2.1
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 8.2.2
Упростим правую часть.
Этап 8.2.2.1
Точное значение : .
Этап 8.2.3
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 8.2.4
Упростим .
Этап 8.2.4.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 8.2.4.2
Объединим дроби.
Этап 8.2.4.2.1
Объединим и .
Этап 8.2.4.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 8.2.4.3
Упростим числитель.
Этап 8.2.4.3.1
Умножим на .
Этап 8.2.4.3.2
Вычтем из .
Этап 8.2.5
Решение уравнения .
Этап 9
Этап 9.1
Приравняем к .
Этап 9.2
Решим относительно .
Этап 9.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 9.2.2
Возьмем обратный синус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из синуса.
Этап 9.2.3
Упростим правую часть.
Этап 9.2.3.1
Точное значение : .
Этап 9.2.4
Функция синуса отрицательна в третьем и четвертом квадрантах. Для нахождения второго решения вычтем решение из , чтобы найти угол приведения. Затем добавим этот угол приведения к и найдем решение в третьем квадранте.
Этап 9.2.5
Упростим выражение, чтобы найти второе решение.
Этап 9.2.5.1
Вычтем из .
Этап 9.2.5.2
Результирующий угол является положительным, меньшим и отличается от на полный оборот.
Этап 9.2.6
Решение уравнения .
Этап 10
Окончательным решением являются все значения, при которых верно.
Этап 11
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 12
Этап 12.1
Упростим каждый член.
Этап 12.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 12.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 12.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 12.1.2
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как косинус отрицательный во втором квадранте.
Этап 12.1.3
Точное значение : .
Этап 12.1.4
Умножим .
Этап 12.1.4.1
Умножим на .
Этап 12.1.4.2
Умножим на .
Этап 12.1.5
Точное значение : .
Этап 12.1.6
Умножим на .
Этап 12.2
Вычтем из .
Этап 13
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 14
Этап 14.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 14.2
Упростим результат.
Этап 14.2.1
Упростим каждый член.
Этап 14.2.1.1
Точное значение : .
Этап 14.2.1.2
Умножим на .
Этап 14.2.1.3
Точное значение : .
Этап 14.2.1.4
Возведение в любую положительную степень дает .
Этап 14.2.1.5
Умножим на .
Этап 14.2.2
Добавим и .
Этап 14.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 15
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 16
Этап 16.1
Упростим каждый член.
Этап 16.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 16.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 16.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 16.1.2
Удалим число полных оборотов , чтобы угол оказался больше или равен и меньше .
Этап 16.1.3
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как косинус отрицательный во втором квадранте.
Этап 16.1.4
Точное значение : .
Этап 16.1.5
Умножим .
Этап 16.1.5.1
Умножим на .
Этап 16.1.5.2
Умножим на .
Этап 16.1.6
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 16.1.7
Точное значение : .
Этап 16.1.8
Умножим .
Этап 16.1.8.1
Умножим на .
Этап 16.1.8.2
Умножим на .
Этап 16.2
Добавим и .
Этап 17
Этап 17.1
Разобьем на отдельные интервалы в окрестности значений , при которых первая производная равна или не определена.
Этап 17.2
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 17.2.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 17.2.2
Упростим результат.
Этап 17.2.2.1
Упростим каждый член.
Этап 17.2.2.1.1
Умножим на .
Этап 17.2.2.1.2
Найдем значение .
Этап 17.2.2.1.3
Найдем значение .
Этап 17.2.2.1.4
Умножим на .
Этап 17.2.2.2
Вычтем из .
Этап 17.2.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 17.3
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 17.3.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 17.3.2
Упростим результат.
Этап 17.3.2.1
Упростим каждый член.
Этап 17.3.2.1.1
Умножим на .
Этап 17.3.2.1.2
Точное значение : .
Этап 17.3.2.1.3
Точное значение : .
Этап 17.3.2.1.4
Умножим на .
Этап 17.3.2.2
Добавим и .
Этап 17.3.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 17.4
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 17.4.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 17.4.2
Упростим результат.
Этап 17.4.2.1
Упростим каждый член.
Этап 17.4.2.1.1
Умножим на .
Этап 17.4.2.1.2
Найдем значение .
Этап 17.4.2.1.3
Найдем значение .
Этап 17.4.2.1.4
Умножим на .
Этап 17.4.2.2
Вычтем из .
Этап 17.4.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 17.5
Подставим любое число такое, что , из интервала в первую производную , чтобы проверить знак результата (отрицательный или положительный).
Этап 17.5.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 17.5.2
Упростим результат.
Этап 17.5.2.1
Упростим каждый член.
Этап 17.5.2.1.1
Умножим на .
Этап 17.5.2.1.2
Найдем значение .
Этап 17.5.2.1.3
Найдем значение .
Этап 17.5.2.1.4
Умножим на .
Этап 17.5.2.2
Добавим и .
Этап 17.5.2.3
Окончательный ответ: .
Этап 17.6
Поскольку первая производная меняет знак с отрицательного на положительный в окрестности , — локальный минимум.
— локальный минимум
Этап 17.7
Поскольку первая производная меняет знак с положительного на отрицательный в окрестности , — локальный максимум.
— локальный максимум
Этап 17.8
Поскольку первая производная меняет знак с отрицательного на положительный в окрестности , — локальный минимум.
— локальный минимум
Этап 17.9
Это локальные экстремумы .
— локальный минимум
— локальный максимум
— локальный минимум
— локальный минимум
— локальный максимум
— локальный минимум
Этап 18