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微分積分 例
ステップ 1
を関数で書きます。
ステップ 2
ステップ 2.1
指数の基本法則を当てはめます。
ステップ 2.1.1
を利用し、をに書き換えます。
ステップ 2.1.2
をに書き換えます。
ステップ 2.1.3
の指数を掛けます。
ステップ 2.1.3.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 2.1.3.2
とをまとめます。
ステップ 2.1.3.3
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 2.2
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 2.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 2.2.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 2.3
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 2.4
とをまとめます。
ステップ 2.5
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.6
分子を簡約します。
ステップ 2.6.1
にをかけます。
ステップ 2.6.2
からを引きます。
ステップ 2.7
分数をまとめます。
ステップ 2.7.1
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 2.7.2
とをまとめます。
ステップ 2.7.3
負の指数法則を利用してを分母に移動させます。
ステップ 2.8
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 2.9
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.10
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 2.11
項を簡約します。
ステップ 2.11.1
とをたし算します。
ステップ 2.11.2
にをかけます。
ステップ 2.11.3
とをまとめます。
ステップ 2.11.4
とをまとめます。
ステップ 2.11.5
をで因数分解します。
ステップ 2.12
共通因数を約分します。
ステップ 2.12.1
をで因数分解します。
ステップ 2.12.2
共通因数を約分します。
ステップ 2.12.3
式を書き換えます。
ステップ 2.13
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 3
ステップ 3.1
およびのとき、はであるという積の法則を使って微分します。
ステップ 3.2
およびのとき、はであるという商の法則を使って微分します。
ステップ 3.3
べき乗則を使って微分します。
ステップ 3.3.1
の指数を掛けます。
ステップ 3.3.1.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 3.3.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 3.3.1.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 3.3.1.2.2
式を書き換えます。
ステップ 3.3.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 3.3.3
にをかけます。
ステップ 3.4
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 3.4.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 3.4.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 3.4.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 3.5
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 3.6
とをまとめます。
ステップ 3.7
公分母の分子をまとめます。
ステップ 3.8
分子を簡約します。
ステップ 3.8.1
にをかけます。
ステップ 3.8.2
からを引きます。
ステップ 3.9
分数をまとめます。
ステップ 3.9.1
とをまとめます。
ステップ 3.9.2
とをまとめます。
ステップ 3.10
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 3.11
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 3.12
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 3.13
分数をまとめます。
ステップ 3.13.1
とをたし算します。
ステップ 3.13.2
にをかけます。
ステップ 3.13.3
とをまとめます。
ステップ 3.13.4
にをかけます。
ステップ 3.13.5
とをまとめます。
ステップ 3.14
を乗します。
ステップ 3.15
を乗します。
ステップ 3.16
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 3.17
とをたし算します。
ステップ 3.18
をで因数分解します。
ステップ 3.19
共通因数を約分します。
ステップ 3.19.1
をで因数分解します。
ステップ 3.19.2
共通因数を約分します。
ステップ 3.19.3
式を書き換えます。
ステップ 3.19.4
をで割ります。
ステップ 3.20
をで因数分解します。
ステップ 3.20.1
を移動させます。
ステップ 3.20.2
をで因数分解します。
ステップ 3.20.3
をで因数分解します。
ステップ 3.20.4
をで因数分解します。
ステップ 3.21
の共通因数を約分します。
ステップ 3.21.1
共通因数を約分します。
ステップ 3.21.2
式を書き換えます。
ステップ 3.22
簡約します。
ステップ 3.23
からを引きます。
ステップ 3.24
負の指数法則を利用してを分母に移動させます。
ステップ 3.25
指数を足してにを掛けます。
ステップ 3.25.1
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 3.25.2
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 3.25.3
とをまとめます。
ステップ 3.25.4
公分母の分子をまとめます。
ステップ 3.25.5
分子を簡約します。
ステップ 3.25.5.1
にをかけます。
ステップ 3.25.5.2
からを引きます。
ステップ 3.26
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 3.27
式を簡約します。
ステップ 3.27.1
にをかけます。
ステップ 3.27.2
とをたし算します。
ステップ 4
微分係数をと等しくし、式を解いて関数の極大値と最小値を求めます。
ステップ 5
ステップ 5.1
一次導関数を求めます。
ステップ 5.1.1
指数の基本法則を当てはめます。
ステップ 5.1.1.1
を利用し、をに書き換えます。
ステップ 5.1.1.2
をに書き換えます。
ステップ 5.1.1.3
の指数を掛けます。
ステップ 5.1.1.3.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 5.1.1.3.2
とをまとめます。
ステップ 5.1.1.3.3
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 5.1.2
およびのとき、はであるという連鎖律を使って微分します。
ステップ 5.1.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 5.1.2.2
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 5.1.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 5.1.3
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 5.1.4
とをまとめます。
ステップ 5.1.5
公分母の分子をまとめます。
ステップ 5.1.6
分子を簡約します。
ステップ 5.1.6.1
にをかけます。
ステップ 5.1.6.2
からを引きます。
ステップ 5.1.7
分数をまとめます。
ステップ 5.1.7.1
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 5.1.7.2
とをまとめます。
ステップ 5.1.7.3
負の指数法則を利用してを分母に移動させます。
ステップ 5.1.8
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 5.1.9
のとき、はであるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 5.1.10
はについて定数なので、についての微分係数はです。
ステップ 5.1.11
項を簡約します。
ステップ 5.1.11.1
とをたし算します。
ステップ 5.1.11.2
にをかけます。
ステップ 5.1.11.3
とをまとめます。
ステップ 5.1.11.4
とをまとめます。
ステップ 5.1.11.5
をで因数分解します。
ステップ 5.1.12
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.12.1
をで因数分解します。
ステップ 5.1.12.2
共通因数を約分します。
ステップ 5.1.12.3
式を書き換えます。
ステップ 5.1.13
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 5.2
に関するの一次導関数はです。
ステップ 6
ステップ 6.1
一次導関数をに等しくします。
ステップ 6.2
分子を0に等しくします。
ステップ 7
ステップ 7.1
式の定義域は、式が未定義の場合を除き、すべての実数です。この場合、式が未定義になるような実数はありません。
ステップ 8
値を求める臨界点です。
ステップ 9
で二次導関数の値を求めます。二次導関数が正のとき、この値が極小値です。二次導関数が負の時、この値が極大値です。
ステップ 10
ステップ 10.1
分子を簡約します。
ステップ 10.1.1
を正数乗し、を得ます。
ステップ 10.1.2
にをかけます。
ステップ 10.1.3
とをたし算します。
ステップ 10.2
分母を簡約します。
ステップ 10.2.1
を正数乗し、を得ます。
ステップ 10.2.2
とをたし算します。
ステップ 10.3
負の指数法則を利用してを分母に移動させます。
ステップ 10.4
指数を足してにを掛けます。
ステップ 10.4.1
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 10.4.2
を公分母のある分数として書くために、を掛けます。
ステップ 10.4.3
とをまとめます。
ステップ 10.4.4
公分母の分子をまとめます。
ステップ 10.4.5
分子を簡約します。
ステップ 10.4.5.1
にをかけます。
ステップ 10.4.5.2
からを引きます。
ステップ 11
は二次導関数の値が負であるため、極大値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。
は極大値です
ステップ 12
ステップ 12.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 12.2
結果を簡約します。
ステップ 12.2.1
分母を簡約します。
ステップ 12.2.1.1
を正数乗し、を得ます。
ステップ 12.2.1.2
とをたし算します。
ステップ 12.2.2
にをかけます。
ステップ 12.2.3
分母を組み合わせて簡約します。
ステップ 12.2.3.1
にをかけます。
ステップ 12.2.3.2
を乗します。
ステップ 12.2.3.3
を乗します。
ステップ 12.2.3.4
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 12.2.3.5
とをたし算します。
ステップ 12.2.3.6
をに書き換えます。
ステップ 12.2.3.6.1
を利用し、をに書き換えます。
ステップ 12.2.3.6.2
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 12.2.3.6.3
とをまとめます。
ステップ 12.2.3.6.4
の共通因数を約分します。
ステップ 12.2.3.6.4.1
共通因数を約分します。
ステップ 12.2.3.6.4.2
式を書き換えます。
ステップ 12.2.3.6.5
指数を求めます。
ステップ 12.2.4
最終的な答えはです。
ステップ 13
の極値です。
は極大値です
ステップ 14