微分積分 例

極大値と極小値を求める f(x)=x+|2x|
ステップ 1
関数の一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 1.1
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 1.1.1
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 1.1.2
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 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 1.2.1
およびのとき、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 1.2.1.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 1.2.1.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 1.2.1.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.2.2
に対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 1.2.3
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 1.2.4
をかけます。
ステップ 1.2.5
をまとめます。
ステップ 1.2.6
をかけます。
ステップ 1.3
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 1.3.1
項を並べ替えます。
ステップ 1.3.2
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 1.3.2.1
絶対値から非負の項を削除します。
ステップ 1.3.2.2
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 1.3.2.2.1
で因数分解します。
ステップ 1.3.2.2.2
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 1.3.2.2.2.1
で因数分解します。
ステップ 1.3.2.2.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 1.3.2.2.2.3
式を書き換えます。
ステップ 2
関数の二次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.1
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 2.2
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 2.2.1
に対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 2.2.2
およびのとき、であるという商の法則を使って微分します。
ステップ 2.2.3
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 2.2.4
に関するの微分係数はです。
ステップ 2.2.5
をかけます。
ステップ 2.2.6
をまとめます。
ステップ 2.2.7
乗します。
ステップ 2.2.8
乗します。
ステップ 2.2.9
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.2.10
をたし算します。
ステップ 2.2.11
をまとめます。
ステップ 2.3
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 2.4
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 2.4.1
分配則を当てはめます。
ステップ 2.4.2
項をまとめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.2.1
をかけます。
ステップ 2.4.2.2
をまとめます。
ステップ 2.4.2.3
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 2.4.2.4
をたし算します。
ステップ 2.4.3
項を並べ替えます。
ステップ 2.4.4
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 2.4.4.1
で因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 2.4.4.1.1
で因数分解します。
ステップ 2.4.4.1.2
で因数分解します。
ステップ 2.4.4.1.3
で因数分解します。
ステップ 2.4.4.2
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 2.4.4.3
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.4.4.4
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 2.4.4.4.1
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 2.4.4.4.1.1
絶対値を乗算するために、各絶対値の内側にある項を乗算します。
ステップ 2.4.4.4.1.2
乗します。
ステップ 2.4.4.4.1.3
乗します。
ステップ 2.4.4.4.1.4
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 2.4.4.4.1.5
をたし算します。
ステップ 2.4.4.4.2
絶対値から非負の項を削除します。
ステップ 2.4.4.4.3
をたし算します。
ステップ 2.4.4.5
で割ります。
ステップ 2.4.5
偶数乗をもつ累乗法は常に正なので、の絶対値を削除します。
ステップ 2.4.6
をかけます。
ステップ 2.4.7
で割ります。
ステップ 3
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 4
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1
一次導関数を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1
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 4.1.1.1
総和則では、に関する積分はです。
ステップ 4.1.1.2
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 4.1.2
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 4.1.2.1
およびのとき、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 4.1.2.1.1
連鎖律を当てはめるために、とします。
ステップ 4.1.2.1.2
に関するの微分係数はです。
ステップ 4.1.2.1.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 4.1.2.2
に対して定数なので、に対するの微分係数はです。
ステップ 4.1.2.3
のとき、であるというべき乗則を使って微分します。
ステップ 4.1.2.4
をかけます。
ステップ 4.1.2.5
をまとめます。
ステップ 4.1.2.6
をかけます。
ステップ 4.1.3
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 4.1.3.1
項を並べ替えます。
ステップ 4.1.3.2
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 4.1.3.2.1
絶対値から非負の項を削除します。
ステップ 4.1.3.2.2
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 4.1.3.2.2.1
で因数分解します。
ステップ 4.1.3.2.2.2
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 4.1.3.2.2.2.1
で因数分解します。
ステップ 4.1.3.2.2.2.2
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.3.2.2.2.3
式を書き換えます。
ステップ 4.2
に関するの一次導関数はです。
ステップ 5
一次導関数をと等しくし、次に方程式を解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.1
一次導関数をに等しくします。
ステップ 5.2
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 5.3
方程式の項の最小公分母を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.1
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。
ステップ 5.3.2
1と任意の式の最小公倍数はその式です。
ステップ 5.4
の各項にを掛け、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 5.4.1
の各項にを掛けます。
ステップ 5.4.2
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 5.4.2.1
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 5.4.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.4.2.1.2
式を書き換えます。
ステップ 5.5
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 5.5.1
方程式をとして書き換えます。
ステップ 5.5.2
の各項をで割り、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 5.5.2.1
の各項をで割ります。
ステップ 5.5.2.2
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 5.5.2.2.1
2つの負の値を割ると正の値になります。
ステップ 5.5.2.2.2
で割ります。
ステップ 5.5.2.3
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 5.5.2.3.1
の分母からマイナス1を移動させます。
ステップ 5.5.2.3.2
に書き換えます。
ステップ 5.5.2.3.3
をかけます。
ステップ 5.6
絶対値の項を削除します。これにより、なので方程式の右辺にができます。
ステップ 5.7
完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.7.1
まず、の正の数を利用し、1番目の解を求めます。
ステップ 5.7.2
を含むすべての項を方程式の左辺に移動させます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.7.2.1
方程式の両辺にを足します。
ステップ 5.7.2.2
をたし算します。
ステップ 5.7.3
の各項をで割り、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 5.7.3.1
の各項をで割ります。
ステップ 5.7.3.2
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 5.7.3.2.1
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 5.7.3.2.1.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.7.3.2.1.2
で割ります。
ステップ 5.7.3.3
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 5.7.3.3.1
で割ります。
ステップ 5.7.4
次に、の負の値を利用し。2番目の解を求めます。
ステップ 5.7.5
を含むすべての項を方程式の左辺に移動させます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.7.5.1
方程式の両辺からを引きます。
ステップ 5.7.5.2
からを引きます。
ステップ 5.7.6
の各項をで割り、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 5.7.6.1
の各項をで割ります。
ステップ 5.7.6.2
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 5.7.6.2.1
2つの負の値を割ると正の値になります。
ステップ 5.7.6.2.2
で割ります。
ステップ 5.7.6.3
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 5.7.6.3.1
で割ります。
ステップ 5.8
が真にならない解を除外します。
ステップ 6
微分係数が未定義になる値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 6.1
の分母をに等しいとして、式が未定義である場所を求めます。
ステップ 6.2
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 6.2.1
絶対値の項を削除します。これにより、なので方程式の右辺にができます。
ステップ 6.2.2
プラスマイナスです。
ステップ 7
値を求める臨界点です。
ステップ 8
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 9
をもつ点が1点以上または未定義の二次導関数があるので、一次導関数検定を当てはめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.1
一次導関数または未定義になる値の周囲で、を分離区間に分割します。
ステップ 9.2
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.2.1
式の変数で置換えます。
ステップ 9.2.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.2.2.1
をかけます。
ステップ 9.2.2.2
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 9.2.2.2.1
絶対値は数と0の間の距離です。の間の距離はです。
ステップ 9.2.2.2.2
で割ります。
ステップ 9.2.2.3
をたし算します。
ステップ 9.2.2.4
最終的な答えはです。
ステップ 9.3
一次導関数の区間からなどの任意の数を代入し、結果が負か正か確認します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.3.1
式の変数で置換えます。
ステップ 9.3.2
結果を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 9.3.2.1
をかけます。
ステップ 9.3.2.2
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 9.3.2.2.1
絶対値は数と0の間の距離です。の間の距離はです。
ステップ 9.3.2.2.2
で割ります。
ステップ 9.3.2.3
をたし算します。
ステップ 9.3.2.4
最終的な答えはです。
ステップ 9.4
の周囲で一次導関数の符号が負から正に変化したので、は極小値です。
は極小値です
は極小値です
ステップ 10