Введите задачу...
Основы мат. анализа Примеры
Этап 1
Этап 1.1
Продифференцируем, используя правило умножения на константу.
Этап 1.1.1
Объединим и .
Этап 1.1.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 1.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 1.2.2
Производная по равна .
Этап 1.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 1.3
Продифференцируем.
Этап 1.3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 1.3.2
Объединим дроби.
Этап 1.3.2.1
Объединим и .
Этап 1.3.2.2
Объединим и .
Этап 1.3.2.3
Перенесем влево от .
Этап 1.3.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 1.3.4
Умножим на .
Этап 2
Этап 2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2
Производная по равна .
Этап 2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Продифференцируем, используя правило умножения на константу.
Этап 2.3.1
Объединим и .
Этап 2.3.2
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.3.3
Умножим на .
Этап 2.4
Возведем в степень .
Этап 2.5
Возведем в степень .
Этап 2.6
Применим правило степени для объединения показателей.
Этап 2.7
Упростим выражение.
Этап 2.7.1
Добавим и .
Этап 2.7.2
Умножим на .
Этап 2.8
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.9
Умножим на .
Этап 3
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 4
Приравняем числитель к нулю.
Этап 5
Этап 5.1
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 5.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 5.1.2
Упростим левую часть.
Этап 5.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.2.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.1.2.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.1.2.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.2.2.2
Разделим на .
Этап 5.1.3
Упростим правую часть.
Этап 5.1.3.1
Сократим общий множитель и .
Этап 5.1.3.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.3.1.2
Сократим общие множители.
Этап 5.1.3.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.1.3.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.1.3.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.1.3.2
Разделим на .
Этап 5.2
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 5.3
Упростим правую часть.
Этап 5.3.1
Точное значение : .
Этап 5.4
Умножим обе части уравнения на .
Этап 5.5
Упростим обе части уравнения.
Этап 5.5.1
Упростим левую часть.
Этап 5.5.1.1
Упростим .
Этап 5.5.1.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.1.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.1.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.5.1.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.1.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.1.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.1.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.5.2
Упростим правую часть.
Этап 5.5.2.1
Упростим .
Этап 5.5.2.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.2.1.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.5.2.1.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.2.1.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.5.2.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.5.2.1.2.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.5.2.1.2.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.6
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 5.7
Решим относительно .
Этап 5.7.1
Умножим обе части уравнения на .
Этап 5.7.2
Упростим обе части уравнения.
Этап 5.7.2.1
Упростим левую часть.
Этап 5.7.2.1.1
Упростим .
Этап 5.7.2.1.1.1
Сократим общий множитель .
Этап 5.7.2.1.1.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 5.7.2.1.1.1.2
Перепишем это выражение.
Этап 5.7.2.1.1.2
Сократим общий множитель .
Этап 5.7.2.1.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.7.2.1.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.7.2.1.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.7.2.2
Упростим правую часть.
Этап 5.7.2.2.1
Упростим .
Этап 5.7.2.2.1.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 5.7.2.2.1.2
Объединим и .
Этап 5.7.2.2.1.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 5.7.2.2.1.4
Сократим общий множитель .
Этап 5.7.2.2.1.4.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.7.2.2.1.4.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.7.2.2.1.4.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.7.2.2.1.5
Умножим на .
Этап 5.7.2.2.1.6
Вычтем из .
Этап 5.7.2.2.1.7
Сократим общий множитель .
Этап 5.7.2.2.1.7.1
Вынесем множитель из .
Этап 5.7.2.2.1.7.2
Сократим общий множитель.
Этап 5.7.2.2.1.7.3
Перепишем это выражение.
Этап 5.7.2.2.1.8
Умножим на .
Этап 5.8
Решение уравнения .
Этап 6
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 7
Этап 7.1
Сократим общий множитель и .
Этап 7.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.1.2
Сократим общие множители.
Этап 7.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 7.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 7.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 7.2
Упростим числитель.
Этап 7.2.1
Точное значение : .
Этап 7.2.2
Умножим на .
Этап 8
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 9
Этап 9.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 9.2
Упростим результат.
Этап 9.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 9.2.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 9.2.1.2
Сократим общий множитель.
Этап 9.2.1.3
Перепишем это выражение.
Этап 9.2.2
Точное значение : .
Этап 9.2.3
Умножим на .
Этап 9.2.4
Окончательный ответ: .
Этап 10
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 11
Этап 11.1
Сократим общий множитель и .
Этап 11.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.1.2
Сократим общие множители.
Этап 11.1.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 11.1.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 11.1.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 11.2
Упростим числитель.
Этап 11.2.1
Перенесем влево от .
Этап 11.2.2
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 11.2.3
Точное значение : .
Этап 11.2.4
Умножим на .
Этап 11.2.5
Умножим на .
Этап 11.3
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 11.4
Умножим .
Этап 11.4.1
Умножим на .
Этап 11.4.2
Умножим на .
Этап 12
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 13
Этап 13.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 13.2
Упростим результат.
Этап 13.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 13.2.1.1
Вынесем множитель из .
Этап 13.2.1.2
Вынесем множитель из .
Этап 13.2.1.3
Сократим общий множитель.
Этап 13.2.1.4
Перепишем это выражение.
Этап 13.2.2
Объединим и .
Этап 13.2.3
Перенесем влево от .
Этап 13.2.4
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 13.2.5
Точное значение : .
Этап 13.2.6
Умножим .
Этап 13.2.6.1
Умножим на .
Этап 13.2.6.2
Умножим на .
Этап 13.2.7
Окончательный ответ: .
Этап 14
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
Этап 15