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Calcul infinitésimal Exemples
Étape 1
Écrivez comme une fonction.
Étape 2
Étape 2.1
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 2.2
Différenciez en utilisant la règle d’enchaînement, qui indique que est où et .
Étape 2.2.1
Pour appliquer la règle de la chaîne, définissez comme .
Étape 2.2.2
Différenciez en utilisant la règle de puissance qui indique que est où .
Étape 2.2.3
Remplacez toutes les occurrences de par .
Étape 2.3
Multipliez par .
Étape 2.4
La dérivée de par rapport à est .
Étape 2.5
Multipliez par .
Étape 3
Étape 3.1
Comme est constant par rapport à , la dérivée de par rapport à est .
Étape 3.2
Différenciez en utilisant la règle de produit qui indique que est où et .
Étape 3.3
La dérivée de par rapport à est .
Étape 3.4
Élevez à la puissance .
Étape 3.5
Élevez à la puissance .
Étape 3.6
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 3.7
Additionnez et .
Étape 3.8
La dérivée de par rapport à est .
Étape 3.9
Élevez à la puissance .
Étape 3.10
Élevez à la puissance .
Étape 3.11
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 3.12
Additionnez et .
Étape 3.13
Simplifiez
Étape 3.13.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 3.13.2
Multipliez par .
Étape 3.13.3
Réécrivez comme .
Étape 3.13.4
Réécrivez comme .
Étape 3.13.5
Remettez dans l’ordre et .
Étape 3.13.6
Les deux termes étant des carrés parfaits, factorisez à l’aide de la formule de la différence des carrés, où et .
Étape 3.13.7
Multipliez par .
Étape 3.13.8
Développez à l’aide de la méthode FOIL.
Étape 3.13.8.1
Appliquez la propriété distributive.
Étape 3.13.8.2
Appliquez la propriété distributive.
Étape 3.13.8.3
Appliquez la propriété distributive.
Étape 3.13.9
Associez les termes opposés dans .
Étape 3.13.9.1
Réorganisez les facteurs dans les termes et .
Étape 3.13.9.2
Additionnez et .
Étape 3.13.9.3
Additionnez et .
Étape 3.13.10
Simplifiez chaque terme.
Étape 3.13.10.1
Multipliez .
Étape 3.13.10.1.1
Multipliez par .
Étape 3.13.10.1.2
Élevez à la puissance .
Étape 3.13.10.1.3
Élevez à la puissance .
Étape 3.13.10.1.4
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 3.13.10.1.5
Additionnez et .
Étape 3.13.10.2
Multipliez .
Étape 3.13.10.2.1
Multipliez par .
Étape 3.13.10.2.2
Élevez à la puissance .
Étape 3.13.10.2.3
Élevez à la puissance .
Étape 3.13.10.2.4
Utilisez la règle de puissance pour associer des exposants.
Étape 3.13.10.2.5
Additionnez et .
Étape 4
Pour déterminer les valeurs maximales et minimales locales de la fonction, définissez la dérivée égale à et résolvez.
Étape 5
Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à , l’expression entière sera égale à .
Étape 6
Étape 6.1
Définissez égal à .
Étape 6.2
Résolvez pour .
Étape 6.2.1
Prenez le cosinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire de l’intérieur du cosinus.
Étape 6.2.2
Simplifiez le côté droit.
Étape 6.2.2.1
La valeur exacte de est .
Étape 6.2.3
La fonction cosinus est positive dans les premier et quatrième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez l’angle de référence de pour déterminer la solution dans le quatrième quadrant.
Étape 6.2.4
Simplifiez .
Étape 6.2.4.1
Pour écrire comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par .
Étape 6.2.4.2
Associez les fractions.
Étape 6.2.4.2.1
Associez et .
Étape 6.2.4.2.2
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
Étape 6.2.4.3
Simplifiez le numérateur.
Étape 6.2.4.3.1
Multipliez par .
Étape 6.2.4.3.2
Soustrayez de .
Étape 6.2.5
La solution de l’équation est .
Étape 7
Étape 7.1
Définissez égal à .
Étape 7.2
Résolvez pour .
Étape 7.2.1
Prenez le sinus inverse des deux côtés de l’équation pour extraire de l’intérieur du sinus.
Étape 7.2.2
Simplifiez le côté droit.
Étape 7.2.2.1
La valeur exacte de est .
Étape 7.2.3
La fonction sinus est positive dans les premier et deuxième quadrants. Pour déterminer la deuxième solution, soustrayez l’angle de référence de pour déterminer la solution dans le deuxième quadrant.
Étape 7.2.4
Soustrayez de .
Étape 7.2.5
La solution de l’équation est .
Étape 8
La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent vraie.
Étape 9
Évaluez la dérivée seconde sur . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.
Étape 10
Étape 10.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 10.1.1
La valeur exacte de est .
Étape 10.1.2
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
Étape 10.1.3
Multipliez par .
Étape 10.1.4
La valeur exacte de est .
Étape 10.1.5
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 10.1.6
Multipliez par .
Étape 10.2
Additionnez et .
Étape 11
est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.
est un minimum local
Étape 12
Étape 12.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 12.2
Simplifiez le résultat.
Étape 12.2.1
La valeur exacte de est .
Étape 12.2.2
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 12.2.3
Multipliez par .
Étape 12.2.4
La réponse finale est .
Étape 13
Évaluez la dérivée seconde sur . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.
Étape 14
Étape 14.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 14.1.1
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant. Rendez l’expression négative car le sinus est négatif dans le quatrième quadrant.
Étape 14.1.2
La valeur exacte de est .
Étape 14.1.3
Multipliez par .
Étape 14.1.4
Élevez à la puissance .
Étape 14.1.5
Multipliez par .
Étape 14.1.6
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
Étape 14.1.7
La valeur exacte de est .
Étape 14.1.8
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 14.1.9
Multipliez par .
Étape 14.2
Additionnez et .
Étape 15
est un minimum local car la valeur de la dérivée seconde est positive. On parle de test de la dérivée seconde.
est un minimum local
Étape 16
Étape 16.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 16.2
Simplifiez le résultat.
Étape 16.2.1
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
Étape 16.2.2
La valeur exacte de est .
Étape 16.2.3
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 16.2.4
Multipliez par .
Étape 16.2.5
La réponse finale est .
Étape 17
Évaluez la dérivée seconde sur . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.
Étape 18
Étape 18.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 18.1.1
La valeur exacte de est .
Étape 18.1.2
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 18.1.3
Multipliez par .
Étape 18.1.4
La valeur exacte de est .
Étape 18.1.5
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
Étape 18.1.6
Multipliez par .
Étape 18.2
Soustrayez de .
Étape 19
est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.
est un maximum local
Étape 20
Étape 20.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 20.2
Simplifiez le résultat.
Étape 20.2.1
La valeur exacte de est .
Étape 20.2.2
Un à n’importe quelle puissance est égal à un.
Étape 20.2.3
Multipliez par .
Étape 20.2.4
La réponse finale est .
Étape 21
Évaluez la dérivée seconde sur . Si la dérivée seconde est positive, il s’agit d’un minimum local. Si elle est négative, il s’agit d’un maximum local.
Étape 22
Étape 22.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 22.1.1
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant.
Étape 22.1.2
La valeur exacte de est .
Étape 22.1.3
L’élévation de à toute puissance positive produit .
Étape 22.1.4
Multipliez par .
Étape 22.1.5
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant. Rendez l’expression négative car le cosinus est négatif dans le deuxième quadrant.
Étape 22.1.6
La valeur exacte de est .
Étape 22.1.7
Multipliez par .
Étape 22.1.8
Élevez à la puissance .
Étape 22.1.9
Multipliez par .
Étape 22.2
Soustrayez de .
Étape 23
est un maximum local car la valeur de la dérivée seconde est négative. On parle de test de la dérivée seconde.
est un maximum local
Étape 24
Étape 24.1
Remplacez la variable par dans l’expression.
Étape 24.2
Simplifiez le résultat.
Étape 24.2.1
Appliquez l’angle de référence en trouvant l’angle avec des valeurs trigonométriques équivalentes dans le premier quadrant. Rendez l’expression négative car le cosinus est négatif dans le deuxième quadrant.
Étape 24.2.2
La valeur exacte de est .
Étape 24.2.3
Multipliez par .
Étape 24.2.4
Élevez à la puissance .
Étape 24.2.5
Multipliez par .
Étape 24.2.6
La réponse finale est .
Étape 25
Ce sont les extrema locaux pour .
est un minimum local
est un minimum local
est un maximum local
est un maximum local
Étape 26