微分積分例

$\sqrt{u} + \sqrt{v} = 5$

ステップ 1

左辺を有理指数で書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{u}$ を $u^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$u^{\frac{1}{2}} + \sqrt{u'} = 5$

ステップ 1.2

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{u'}$ を ${u'}^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$u^{\frac{1}{2}} + {u'}^{\frac{1}{2}} = 5$

ステップ 2

方程式の両辺を微分します。

$\frac{d}{d u'} (u^{\frac{1}{2}} + {u'}^{\frac{1}{2}}) = \frac{d}{d u'} \cdot 5$

ステップ 3

方程式の左辺を微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1

総和則では、 $u^{\frac{1}{2}} + {u'}^{\frac{1}{2}}$ の $u'$ に関する積分は $\frac{d}{d v} [u^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$ です。

$\frac{d}{d v} [u^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2

$\frac{d}{d v} [u^{\frac{1}{2}}]$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.2.1

$f (u') = {u'}^{\frac{1}{2}}$ および $g (u') = u$ のとき、 $\frac{d}{d v} [f (g (u'))]$ は $f' (g (u')) g' (u')$ であるという連鎖律を使って微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.2.1.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{1}$ を $u$ とします。

$\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d v} [u] + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.1.2

$n = \frac{1}{2}$ のとき、 $\frac{d}{d u_{1}} [{u_{1}}^{n}]$ は $n {u_{1}}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{1}{2} {u_{1}}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d v} [u] + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.1.3

$u_{1}$ のすべての発生を $u$ で置き換えます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d v} [u] + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.2

$\frac{d}{d v} [u]$ を $u'$ に書き換えます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.3

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.4

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.5

公分母の分子をまとめます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.6

分子を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.2.6.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1 - 2}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.6.2

$1$ から $2$ を引きます。

$\frac{1}{2} u^{\frac{- 1}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.7

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{1}{2} u^{- \frac{1}{2}} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.8

$\frac{1}{2}$ と $u^{- \frac{1}{2}}$ をまとめます。

$\frac{u^{- \frac{1}{2}}}{2} u' + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.9

$\frac{u^{- \frac{1}{2}}}{2}$ と $u'$ をまとめます。

$\frac{u^{- \frac{1}{2}} u'}{2} + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.2.10

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して $u^{- \frac{1}{2}}$ を分母に移動させます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 3.3

$\frac{d}{d v} [{u'}^{\frac{1}{2}}]$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.1

$n = \frac{1}{2}$ のとき、 $\frac{d}{d v} [{u'}^{n}]$ は $n {u'}^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{1}{2} - 1}$

ステップ 3.3.2

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}}$

ステップ 3.3.3

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}}$

ステップ 3.3.4

公分母の分子をまとめます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}}$

ステップ 3.3.5

分子を簡約します。

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ステップ 3.3.5.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{1 - 2}{2}}$

ステップ 3.3.5.2

$1$ から $2$ を引きます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{\frac{- 1}{2}}$

ステップ 3.3.6

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} {u'}^{- \frac{1}{2}}$

ステップ 3.4

簡約します。

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ステップ 3.4.1

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して式を書き換えます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{{u'}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 3.4.2

$\frac{1}{2}$ に $\frac{1}{{u'}^{\frac{1}{2}}}$ をかけます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4

$5$ は $u'$ について定数なので、 $u'$ について $5$ の微分係数は $0$ です。

$0$

ステップ 5

左辺と右辺を等しくし、式を作り変えます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} = 0$

ステップ 6

$u'$ について解きます。

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ステップ 6.1

方程式の項の最小公分母を求めます。

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ステップ 6.1.1

値のリストの最小公分母を求めることは、それらの値の分母の最小公倍数を求めることと同じです。

$2 u^{\frac{1}{2}}, 2 {u'}^{\frac{1}{2}}, 1$

ステップ 6.1.2

$2 u^{\frac{1}{2}}, 2 {u'}^{\frac{1}{2}}, 1$ には数と変数があるので、最小公倍数を求めるには2段階あります。数値部 $2, 2, 1$ の最小公倍数を求め、次に変数部 $u^{\frac{1}{2}}, {u'}^{\frac{1}{2}}$ の最小公倍数を求めます。

ステップ 6.1.3

最小公倍数はすべての数を割り切る最小の正の数です。

1. 各数値の素因数を記入してください。

2. 各因数に、いずれかの値で発生する最大回数をかけてください。

ステップ 6.1.4

$2$ には、 $1$ と $2$ 以外に因数がないため。

$2$ は素数です

ステップ 6.1.5

数 $1$ は、それ自身である正の因数を1つだけもつので、素数ではありません。

素数ではありません

ステップ 6.1.6

$2, 2, 1$ の最小公倍数は、すべての素因数がいずれかの数に出現する回数の最大数を掛けた結果です。

$2$

ステップ 6.1.7

$u^{\frac{1}{2}}, {u'}^{\frac{1}{2}}$ の最小公倍数は、すべての素因数がいずれかの項に出現する回数の最大数を掛けた結果です。

$u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$

ステップ 6.1.8

$2 u^{\frac{1}{2}}, 2 {u'}^{\frac{1}{2}}, 1$ の最小公倍数は数値部分 $2$ に変数部分を掛けたものです。

$2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$

ステップ 6.2

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} = 0$ の各項に $2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$ を掛け、分数を消去します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.1

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} = 0$ の各項に $2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$ を掛けます。

$\frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2

左辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.1

積の可換性を利用して書き換えます。

$2 \frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.2

$2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.2.1

共通因数を約分します。

$2 \frac{u'}{2 u^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.2.2

式を書き換えます。

$\frac{u'}{u^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.3

$u^{\frac{1}{2}}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.3.1

$u^{\frac{1}{2}}$ を $u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$\frac{u'}{u^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.3.2

共通因数を約分します。

$\frac{u'}{u^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.3.3

式を書き換えます。

$u' {u'}^{\frac{1}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.4

指数を足して $u'$ に ${u'}^{\frac{1}{2}}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.4.1

$u'$ に ${u'}^{\frac{1}{2}}$ をかけます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.4.1.1

$u'$ を $1$ 乗します。

${u'}^{1} {u'}^{\frac{1}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.4.1.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

${u'}^{1 + \frac{1}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.4.2

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

${u'}^{\frac{2}{2} + \frac{1}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.4.3

公分母の分子をまとめます。

${u'}^{\frac{2 + 1}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.4.4

$2$ と $1$ をたし算します。

${u'}^{\frac{3}{2}} + \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.5

積の可換性を利用して書き換えます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + 2 \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.6

$2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.6.1

共通因数を約分します。

${u'}^{\frac{3}{2}} + 2 \frac{1}{2 {u'}^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.6.2

式を書き換えます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + \frac{1}{{u'}^{\frac{1}{2}}} (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.7

${u'}^{\frac{1}{2}}$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.2.1.7.1

${u'}^{\frac{1}{2}}$ を $u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

${u'}^{\frac{3}{2}} + \frac{1}{{u'}^{\frac{1}{2}}} ({u'}^{\frac{1}{2}} u^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.7.2

共通因数を約分します。

${u'}^{\frac{3}{2}} + \frac{1}{{u'}^{\frac{1}{2}}} ({u'}^{\frac{1}{2}} u^{\frac{1}{2}}) = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.2.1.7.3

式を書き換えます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + u^{\frac{1}{2}} = 0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.3

右辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.3.1

$0 (2 u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.2.3.1.1

$2$ に $0$ をかけます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + u^{\frac{1}{2}} = 0 (u^{\frac{1}{2}} {u'}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 6.2.3.1.2

$u^{\frac{1}{2}}$ に $0$ をかけます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + u^{\frac{1}{2}} = 0 {u'}^{\frac{1}{2}}$

ステップ 6.2.3.1.3

$0$ に ${u'}^{\frac{1}{2}}$ をかけます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + u^{\frac{1}{2}} = 0$

ステップ 6.3

方程式を解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.1

各項にある共通因数 $u^{\frac{1}{2}}$ を求めます。

${({u'}^{\frac{1}{2}})}^{3} + u^{\frac{1}{2}}$

ステップ 6.3.2

$u$ を $u^{\frac{1}{2}}$ に代入します。

${({u'}^{\frac{1}{2}})}^{3} + u = 0$

ステップ 6.3.3

$u$ について解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.3.1

${({u'}^{\frac{1}{2}})}^{3}$ の指数を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.3.1.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

${u'}^{\frac{1}{2} \cdot 3} + u = 0$

ステップ 6.3.3.1.2

$\frac{1}{2}$ と $3$ をまとめます。

${u'}^{\frac{3}{2}} + u = 0$

ステップ 6.3.3.2

方程式の両辺から ${u'}^{\frac{3}{2}}$ を引きます。

$u = - {u'}^{\frac{3}{2}}$

ステップ 6.3.4

$u'$ を $u$ に代入します。

$u^{\frac{1}{2}} = - {u'}^{\frac{3}{2}}$

ステップ 6.3.5

$u'$ について解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.1

方程式を $- {u'}^{\frac{3}{2}} = u^{\frac{1}{2}}$ として書き換えます。

$- {u'}^{\frac{3}{2}} = u^{\frac{1}{2}}$

ステップ 6.3.5.2

両指数に最小公分母をかけて分数指数を消去します。

${(- {u'}^{\frac{3}{2}})}^{2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3

${(- {u'}^{\frac{3}{2}})}^{2}$ を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.3.1

積の法則を $- {u'}^{\frac{3}{2}}$ に当てはめます。

${(- 1)}^{2} {({u'}^{\frac{3}{2}})}^{2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3.2

$- 1$ を $2$ 乗します。

$1 {({u'}^{\frac{3}{2}})}^{2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3.3

${({u'}^{\frac{3}{2}})}^{2}$ に $1$ をかけます。

${({u'}^{\frac{3}{2}})}^{2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3.4

${({u'}^{\frac{3}{2}})}^{2}$ の指数を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.3.4.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

${u'}^{\frac{3}{2} \cdot 2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3.4.2

$2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.3.4.2.1

共通因数を約分します。

${u'}^{\frac{3}{2} \cdot 2} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.3.4.2.2

式を書き換えます。

${u'}^{3} = {(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$

ステップ 6.3.5.4

${(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$ を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.4.1

${(u^{\frac{1}{2}})}^{2}$ の指数を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.4.1.1

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

${u'}^{3} = u^{\frac{1}{2} \cdot 2}$

ステップ 6.3.5.4.1.2

$2$ の共通因数を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.5.4.1.2.1

共通因数を約分します。

${u'}^{3} = u^{\frac{1}{2} \cdot 2}$

ステップ 6.3.5.4.1.2.2

式を書き換えます。

${u'}^{3} = u^{1}$

ステップ 6.3.5.4.2

簡約します。

${u'}^{3} = u$

ステップ 6.3.5.5

方程式の両辺の指定した根をとり、左辺の指数を消去します。

$u' = \sqrt[3]{u}$

ステップ 7

$u'$ を $\frac{d u}{d v}$ で置き換えます。

$\frac{d u}{d v} = \sqrt[3]{u}$

微分積分 例

微分積分例