微分積分例

$f (x) = x \sqrt{1 - x^{2}} - 4$

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

総和則では、 $x \sqrt{1 - x^{2}} - 4$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$ です。

$\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2

$\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}]$ 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

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

$\frac{d}{d x} [x {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.2

$f (x) = x$ および $g (x) = {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ は $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ であるという積の法則を使って微分します。

$x \frac{d}{d x} [{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}] + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.3

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = 1 - x^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ 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 1.2.3.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $1 - x^{2}$ とします。

$x (\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.3.2

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

$x (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.3.3

$u$ のすべての発生を $1 - x^{2}$ で置き換えます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.4

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.5

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 + \frac{d}{d x} [- x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.6

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- x^{2}$ の微分係数は $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - \frac{d}{d x} [x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.7

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.8

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.9

$- 1$ 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。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.10

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.11

公分母の分子をまとめます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.12

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 1.2.12.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1 - 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.12.2

$1$ から $2$ を引きます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{- 1}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.13

分数の前に負数を移動させます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.14

$2$ に $- 1$ をかけます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (0 - 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.15

$0$ から $2 x$ を引きます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (- 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.16

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

$x (\frac{{(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} (- 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.17

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

$x (\frac{- 2 {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} x) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.18

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

$x \frac{- 2 {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} x}{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.19

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

$x \frac{- 2 x}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.20

$2$ を $- 2 x$ で因数分解します。

$x \frac{2 (- x)}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.21

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 1.2.21.1

$2$ を $2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$x \frac{2 (- x)}{2 ({(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}})} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.21.2

共通因数を約分します。

$x \frac{2 (- x)}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.21.3

式を書き換えます。

$x \frac{- x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.22

分数の前に負数を移動させます。

$x (- \frac{x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.23

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

$- \frac{x \cdot x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.24

$x$ を $1$ 乗します。

$- \frac{x^{1} x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.25

$x$ を $1$ 乗します。

$- \frac{x^{1} x^{1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.26

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。

$- \frac{x^{1 + 1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.27

$1$ と $1$ をたし算します。

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.28

${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ に $1$ をかけます。

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.29

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

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.30

公分母の分子をまとめます。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.31

指数を足して ${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ に ${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ 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 1.2.31.1

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。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.31.2

公分母の分子をまとめます。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1 + 1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.31.3

$1$ と $1$ をたし算します。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{2}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.31.4

$2$ を $2$ で割ります。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.32

${(1 - x^{2})}^{1}$ を簡約します。

$\frac{- x^{2} + 1 - x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.2.33

$- x^{2}$ から $x^{2}$ を引きます。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 1.3

$- 4$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $- 4$ の微分係数は $0$ です。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + 0$

ステップ 1.4

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 1.4.1

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ と $0$ をたし算します。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.2

項を並べ替えます。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.3

$- 1$ を $- 2 x^{2}$ で因数分解します。

$\frac{- (2 x^{2}) + 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.4

$1$ を $- 1 (- 1)$ に書き換えます。

$\frac{- (2 x^{2}) - 1 (- 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.5

$- 1$ を $- (2 x^{2}) - 1 (- 1)$ で因数分解します。

$\frac{- (2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.6

$- (2 x^{2} - 1)$ を $- 1 (2 x^{2} - 1)$ に書き換えます。

$\frac{- 1 (2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 1.4.7

分数の前に負数を移動させます。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

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

$f (x) = - 1$ および $g (x) = \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ は $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ であるという積の法則を使って微分します。

$f'' (x) = - \frac{d}{d x} \cdot \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.2

$f (x) = 2 x^{2} - 1$ および $g (x) = {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [\frac{f (x)}{g (x)}]$ は $\frac{g (x) \frac{d}{d x} [f (x)] - f (x) \frac{d}{d x} [g (x)]}{{g (x)}^{2}}$ であるという商の法則を使って微分します。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} (2 x^{2} - 1) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{{({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2}} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.3

${({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ 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 2.3.1

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。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} (2 x^{2} - 1) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} \cdot 2}} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.3.2

$2$ 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 2.3.2.1

共通因数を約分します。

ステップ 2.3.2.2

式を書き換えます。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} (2 x^{2} - 1) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.4

簡約します。

ステップ 2.5

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 2.5.1

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

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (\frac{d}{d x} (2 x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 1)) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.2

$2$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $2 x^{2}$ の微分係数は $2 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (2 \frac{d}{d x} (x^{2}) + \frac{d}{d x} (- 1)) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.3

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

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (2 (2 x) + \frac{d}{d x} (- 1)) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.4

$2$ に $2$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (4 x + \frac{d}{d x} (- 1)) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.5

$- 1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $- 1$ の微分係数は $0$ です。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (4 x + 0) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.6

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.5.6.1

$4 x$ と $0$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (4 x) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.5.6.2

$4$ を ${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ の左に移動させます。

$f'' (x) = - \frac{4 \cdot ({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x) - (2 x^{2} - 1) \frac{d}{d x} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.6

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = - x^{2} + 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ 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 2.6.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $- x^{2} + 1$ とします。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{d}{d u} (u^{\frac{1}{2}}) \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.6.2

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

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.6.3

$u$ のすべての発生を $- x^{2} + 1$ で置き換えます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.7

$- 1$ 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。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.8

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.9

公分母の分子をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.10

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 2.10.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.10.2

$1$ から $2$ を引きます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.11

分数をまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.11.1

分数の前に負数を移動させます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2} \cdot {(- x^{2} + 1)}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.11.2

$\frac{1}{2}$ と ${(- x^{2} + 1)}^{- \frac{1}{2}}$ をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{{(- x^{2} + 1)}^{- \frac{1}{2}}}{2} \cdot \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.11.3

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

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- x^{2} + 1))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.12

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

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (\frac{d}{d x} (- x^{2}) + \frac{d}{d x} (1)))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.13

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- x^{2}$ の微分係数は $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (- \frac{d}{d x} x^{2} + \frac{d}{d x} (1)))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.14

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

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (- (2 x) + \frac{d}{d x} (1)))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.15

$2$ に $- 1$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (- 2 x + \frac{d}{d x} (1)))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.16

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (- 2 x + 0))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.17

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 2.17.1

$- 2 x$ と $0$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot (- 2 x))}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.17.2

$- 2$ と $\frac{1}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (\frac{- 2}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot x)}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.17.3

$\frac{- 2}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ と $x$ をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) \frac{- 2 x}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.17.4

$2$ を $- 2 x$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) \frac{2 (- x)}{2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.18

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 2.18.1

$2$ を $2 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) \frac{2 (- x)}{2 ({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.18.2

共通因数を約分します。

ステップ 2.18.3

式を書き換えます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) \frac{- x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.19

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.19.1

分数の前に負数を移動させます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x - (2 x^{2} - 1) (- \frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.19.2

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + 1 (2 x^{2} - 1) (\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.19.3

$2 x^{2} - 1$ に $1$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + (2 x^{2} - 1) (\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{d}{d x} (- 1)$

ステップ 2.20

$- 1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $- 1$ の微分係数は $0$ です。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + (2 x^{2} - 1) (\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1} + \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot 0$

ステップ 2.21

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.21.1

$\frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ に $0$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + (2 x^{2} - 1) (\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1} + 0$

ステップ 2.21.2

$- \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + (2 x^{2} - 1) \frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$ と $0$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + (2 x^{2} - 1) (\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}})}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22

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 2.22.1

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 2.22.1.1

$2 x^{2} - 1$ に $\frac{x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x + \frac{(2 x^{2} - 1) x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.2

$4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ を掛けます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} + \frac{(2 x^{2} - 1) x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.3

公分母の分子をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} + (2 x^{2} - 1) x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4

因数分解した形で $\frac{4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} + (2 x^{2} - 1) x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ を書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 2.22.1.4.1

$x$ を $4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} + (2 x^{2} - 1) x$ 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 2.22.1.4.1.1

$x$ を $4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} x {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}) + (2 x^{2} - 1) x}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.1.2

$x$ を $(2 x^{2} - 1) x$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}) + x (2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.1.3

$x$ を $x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}) + x (2 x^{2} - 1)$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.2

指数を足して ${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ に ${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ 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 2.22.1.4.2.1

${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ を移動させます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 ({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}) + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.2.2

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。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} + \frac{1}{2}} + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.2.3

公分母の分子をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{1 + 1}{2}} + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.2.4

$1$ と $1$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 {(- x^{2} + 1)}^{\frac{2}{2}} + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.2.5

$2$ を $2$ で割ります。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 (- x^{2} + 1) + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.3

$4 {(- x^{2} + 1)}^{1}$ を簡約します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 (- x^{2} + 1) + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.4

分配則を当てはめます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (4 (- x^{2}) + 4 \cdot 1 + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.5

$- 1$ に $4$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (- 4 x^{2} + 4 \cdot 1 + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.6

$4$ に $1$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (- 4 x^{2} + 4 + 2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.7

$- 4 x^{2}$ と $2 x^{2}$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (- 2 x^{2} + 4 - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.1.4.8

$4$ から $1$ を引きます。

$f'' (x) = - \frac{\frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$

ステップ 2.22.2

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 2.22.2.1

$\frac{\frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}}{- x^{2} + 1}$ を積として書き換えます。

$f'' (x) = - (\frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} \cdot \frac{1}{- x^{2} + 1})$

ステップ 2.22.2.2

$\frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ に $\frac{1}{- x^{2} + 1}$ をかけます。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (- x^{2} + 1)}$

ステップ 2.22.2.3

指数を足して ${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ に $- x^{2} + 1$ 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 2.22.2.3.1

${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}$ に $- x^{2} + 1$ 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 2.22.2.3.1.1

$- x^{2} + 1$ を $1$ 乗します。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}} (- x^{2} + 1)}$

ステップ 2.22.2.3.1.2

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。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} + 1}}$

ステップ 2.22.2.3.2

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} + \frac{2}{2}}}$

ステップ 2.22.2.3.3

公分母の分子をまとめます。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1 + 2}{2}}}$

ステップ 2.22.2.3.4

$1$ と $2$ をたし算します。

$f'' (x) = - \frac{x (- 2 x^{2} + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.3

$- 1$ を $- 2 x^{2}$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{x (- (2 x^{2}) + 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.4

$3$ を $- 1 (- 3)$ に書き換えます。

$f'' (x) = - \frac{x (- (2 x^{2}) - 1 \cdot - 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.5

$- 1$ を $- (2 x^{2}) - 1 (- 3)$ で因数分解します。

$f'' (x) = - \frac{x (- (2 x^{2} - 3))}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.6

$- (2 x^{2} - 3)$ を $- 1 (2 x^{2} - 3)$ に書き換えます。

$f'' (x) = - \frac{x (- 1 (2 x^{2} - 3))}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.7

分数の前に負数を移動させます。

$f'' (x) = \frac{x (2 x^{2} - 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 2.22.8

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$f'' (x) = 1 (\frac{x (2 x^{2} - 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}})$

ステップ 2.22.9

$\frac{x (2 x^{2} - 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$ に $1$ をかけます。

$f'' (x) = \frac{x (2 x^{2} - 3)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 3

微分係数を $0$ 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。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} = 0$

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

総和則では、 $x \sqrt{1 - x^{2}} - 4$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$ です。

$\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2

$\frac{d}{d x} [x \sqrt{1 - x^{2}}]$ 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

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

$\frac{d}{d x} [x {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.2

$x \frac{d}{d x} [{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}] + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.3

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = 1 - x^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ 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 4.1.2.3.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $1 - x^{2}$ とします。

$x (\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.3.2

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

$x (\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.3.3

$u$ のすべての発生を $1 - x^{2}$ で置き換えます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 - x^{2}]) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.4

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [- x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.5

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 + \frac{d}{d x} [- x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.6

$- 1$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $- x^{2}$ の微分係数は $- \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - \frac{d}{d x} [x^{2}])) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.7

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [x] + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.8

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

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.9

$- 1$ 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。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.10

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.11

公分母の分子をまとめます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.12

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 4.1.2.12.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{1 - 2}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.12.2

$1$ から $2$ を引きます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{\frac{- 1}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.13

分数の前に負数を移動させます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (0 - (2 x))) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.14

$2$ に $- 1$ をかけます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (0 - 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.15

$0$ から $2 x$ を引きます。

$x (\frac{1}{2} {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} (- 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.16

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

$x (\frac{{(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} (- 2 x)) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.17

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

$x (\frac{- 2 {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} x) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.18

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

$x \frac{- 2 {(1 - x^{2})}^{- \frac{1}{2}} x}{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.19

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

$x \frac{- 2 x}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.20

$2$ を $- 2 x$ で因数分解します。

$x \frac{2 (- x)}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.21

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 4.1.2.21.1

$2$ を $2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$x \frac{2 (- x)}{2 ({(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}})} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.21.2

共通因数を約分します。

$x \frac{2 (- x)}{2 {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.21.3

式を書き換えます。

$x \frac{- x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.22

分数の前に負数を移動させます。

$x (- \frac{x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}) + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.23

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

$- \frac{x \cdot x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.24

$x$ を $1$ 乗します。

$- \frac{x^{1} x}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.25

$x$ を $1$ 乗します。

$- \frac{x^{1} x^{1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.26

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。

$- \frac{x^{1 + 1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.27

$1$ と $1$ をたし算します。

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} \cdot 1 + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.28

${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ に $1$ をかけます。

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.29

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

$- \frac{x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.30

公分母の分子をまとめます。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}} {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.31

指数を足して ${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ に ${(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ 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 4.1.2.31.1

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。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.31.2

公分母の分子をまとめます。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{1 + 1}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.31.3

$1$ と $1$ をたし算します。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{\frac{2}{2}}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.31.4

$2$ を $2$ で割ります。

$\frac{- x^{2} + {(1 - x^{2})}^{1}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.32

${(1 - x^{2})}^{1}$ を簡約します。

$\frac{- x^{2} + 1 - x^{2}}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.2.33

$- x^{2}$ から $x^{2}$ を引きます。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + \frac{d}{d x} [- 4]$

ステップ 4.1.3

$- 4$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $- 4$ の微分係数は $0$ です。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}} + 0$

ステップ 4.1.4

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 4.1.4.1

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ と $0$ をたし算します。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(1 - x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.2

項を並べ替えます。

$\frac{- 2 x^{2} + 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.3

$- 1$ を $- 2 x^{2}$ で因数分解します。

$\frac{- (2 x^{2}) + 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.4

$1$ を $- 1 (- 1)$ に書き換えます。

$\frac{- (2 x^{2}) - 1 (- 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.5

$- 1$ を $- (2 x^{2}) - 1 (- 1)$ で因数分解します。

$\frac{- (2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.6

$- (2 x^{2} - 1)$ を $- 1 (2 x^{2} - 1)$ に書き換えます。

$\frac{- 1 (2 x^{2} - 1)}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.1.4.7

分数の前に負数を移動させます。

$f' (x) = - \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 4.2

$x$ に関する $f (x)$ の一次導関数は $- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$ です。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 5

一次導関数を $0$ と等しくし、次に方程式 $- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} = 0$ 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 $0$ に等しくします。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{{(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}} = 0$

ステップ 5.2

分子を0に等しくします。

$2 x^{2} - 1 = 0$

ステップ 5.3

$x$ について方程式を解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.3.1

方程式の両辺に $1$ を足します。

$2 x^{2} = 1$

ステップ 5.3.2

$2 x^{2} = 1$ の各項を $2$ 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 5.3.2.1

$2 x^{2} = 1$ の各項を $2$ で割ります。

$\frac{2 x^{2}}{2} = \frac{1}{2}$

ステップ 5.3.2.2

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 5.3.2.2.1

$2$ 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 5.3.2.2.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{2 x^{2}}{2} = \frac{1}{2}$

ステップ 5.3.2.2.1.2

$x^{2}$ を $1$ で割ります。

$x^{2} = \frac{1}{2}$

ステップ 5.3.3

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。

$x = \pm \sqrt{\frac{1}{2}}$

ステップ 5.3.4

$\pm \sqrt{\frac{1}{2}}$ 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 5.3.4.1

$\sqrt{\frac{1}{2}}$ を $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$ に書き換えます。

$x = \pm \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$

ステップ 5.3.4.2

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}}$

ステップ 5.3.4.3

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 5.3.4.4

分母を組み合わせて簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.3.4.4.1

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

ステップ 5.3.4.4.2

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

ステップ 5.3.4.4.3

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

ステップ 5.3.4.4.4

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。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

ステップ 5.3.4.4.5

$1$ と $1$ をたし算します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{2}}$

ステップ 5.3.4.4.6

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 5.3.4.4.6.1

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

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

ステップ 5.3.4.4.6.2

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。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

ステップ 5.3.4.4.6.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 5.3.4.4.6.4

$2$ 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 5.3.4.4.6.4.1

共通因数を約分します。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 5.3.4.4.6.4.2

式を書き換えます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2^{1}}$

ステップ 5.3.4.4.6.5

指数を求めます。

$x = \pm \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 5.3.5

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 5.3.5.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 5.3.5.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 5.3.5.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{\sqrt{2}}{2}$

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

分数指数をもつ式を根に変換します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.1.1

法則 $x^{\frac{m}{n}} = \sqrt[n]{x^{m}}$ を当てはめ、累乗法を根で書き換えます。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{\sqrt{{(- x^{2} + 1)}^{1}}}$

ステップ 6.1.2

$1$ に乗じたものは底そのものです。

$- \frac{2 x^{2} - 1}{\sqrt{- x^{2} + 1}}$

ステップ 6.2

$\frac{2 x^{2} - 1}{\sqrt{- x^{2} + 1}}$ の分母を $0$ に等しいとして、式が未定義である場所を求めます。

$\sqrt{- x^{2} + 1} = 0$

ステップ 6.3

$x$ 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 6.3.1

方程式の左辺から根を削除するため、方程式の両辺を2乗します。

${\sqrt{- x^{2} + 1}}^{2} = 0^{2}$

ステップ 6.3.2

方程式の各辺を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.3.2.1

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

${({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2} = 0^{2}$

ステップ 6.3.2.2

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 6.3.2.2.1

${({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ 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 6.3.2.2.1.1

${({(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}})}^{2}$ 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 6.3.2.2.1.1.1

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。

${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} \cdot 2} = 0^{2}$

ステップ 6.3.2.2.1.1.2

$2$ 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 6.3.2.2.1.1.2.1

共通因数を約分します。

${(- x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2} \cdot 2} = 0^{2}$

ステップ 6.3.2.2.1.1.2.2

式を書き換えます。

${(- x^{2} + 1)}^{1} = 0^{2}$

ステップ 6.3.2.2.1.2

簡約します。

$- x^{2} + 1 = 0^{2}$

ステップ 6.3.2.3

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 6.3.2.3.1

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$- x^{2} + 1 = 0$

ステップ 6.3.3

$x$ 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

方程式の両辺から $1$ を引きます。

$- x^{2} = - 1$

ステップ 6.3.3.2

$- x^{2} = - 1$ の各項を $- 1$ 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 6.3.3.2.1

$- x^{2} = - 1$ の各項を $- 1$ で割ります。

$\frac{- x^{2}}{- 1} = \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.3.3.2.2

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 6.3.3.2.2.1

2つの負の値を割ると正の値になります。

$\frac{x^{2}}{1} = \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.3.3.2.2.2

$x^{2}$ を $1$ で割ります。

$x^{2} = \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.3.3.2.3

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 6.3.3.2.3.1

$- 1$ を $- 1$ で割ります。

$x^{2} = 1$

ステップ 6.3.3.3

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。

$x = \pm \sqrt{1}$

ステップ 6.3.3.4

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$x = \pm 1$

ステップ 6.3.3.5

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 6.3.3.5.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$x = 1$

ステップ 6.3.3.5.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$x = - 1$

ステップ 6.3.3.5.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$x = 1, - 1$

ステップ 6.4

$\sqrt{- x^{2} + 1}$ の被開数を $0$ より小さいとして、式が未定義である場所を求めます。

$- x^{2} + 1 < 0$

ステップ 6.5

$x$ 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 6.5.1

不等式の両辺から $1$ を引きます。

$- x^{2} < - 1$

ステップ 6.5.2

$- x^{2} < - 1$ の各項を $- 1$ 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 6.5.2.1

$- x^{2} < - 1$ の各項を $- 1$ で割ります。不等式の両辺を負の値でかけ算またはわり算するとき、不等号の向きを逆にします。

$\frac{- x^{2}}{- 1} > \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.5.2.2

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 6.5.2.2.1

2つの負の値を割ると正の値になります。

$\frac{x^{2}}{1} > \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.5.2.2.2

$x^{2}$ を $1$ で割ります。

$x^{2} > \frac{- 1}{- 1}$

ステップ 6.5.2.3

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 6.5.2.3.1

$- 1$ を $- 1$ で割ります。

$x^{2} > 1$

ステップ 6.5.3

不等式の両辺の指定した根をとり、左辺の指数を消去します。

$\sqrt{x^{2}} > \sqrt{1}$

ステップ 6.5.4

方程式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.5.4.1

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 6.5.4.1.1

累乗根の下から項を取り出します。

$| x | > \sqrt{1}$

ステップ 6.5.4.2

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 6.5.4.2.1

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$| x | > 1$

ステップ 6.5.5

$| x | > 1$ を区分で書きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 6.5.5.1

1番目の区分の区間を求めるために、絶対値の中が負でない場所を求めます。

$x \geq 0$

ステップ 6.5.5.2

$x$ が負でない区分では、絶対値を削除します。

$x > 1$

ステップ 6.5.5.3

2番目の区分の区間を求めるために、絶対値の中が負になる場所を求めます。

$x < 0$

ステップ 6.5.5.4

$x$ が負である区分では、絶対値を取り除き $- 1$ を掛けます。

$- x > 1$

ステップ 6.5.5.5

区分で書きます。

${\begin{cases} x > 1 & x \geq 0 \\ - x > 1 & x < 0 \end{cases}$

ステップ 6.5.6

$x > 1$ と $x \geq 0$ の交点を求めます。

$x > 1$

ステップ 6.5.7

$- x > 1$ の各項を $- 1$ 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 6.5.7.1

$- x > 1$ の各項を $- 1$ で割ります。不等式の両辺を負の値でかけ算またはわり算するとき、不等号の向きを逆にします。

$\frac{- x}{- 1} < \frac{1}{- 1}$

ステップ 6.5.7.2

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 6.5.7.2.1

2つの負の値を割ると正の値になります。

$\frac{x}{1} < \frac{1}{- 1}$

ステップ 6.5.7.2.2

$x$ を $1$ で割ります。

$x < \frac{1}{- 1}$

ステップ 6.5.7.3

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 6.5.7.3.1

$1$ を $- 1$ で割ります。

$x < - 1$

ステップ 6.5.8

解の和集合を求めます。

$x < - 1$ または $x > 1$

ステップ 6.6

分母が $0$ に等しい、平方根の引数が $0$ より小さい、または対数の引数が $0$ 以下の場合、方程式は未定義です。

$x \leq - 1, x \geq 1$

$(- \infty, - 1] \cup [1, \infty)$

$x \leq - 1, x \geq 1$

$(- \infty, - 1] \cup [1, \infty)$

ステップ 7

値を求める臨界点です。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}, - \frac{\sqrt{2}}{2}, - 1, 1$

ステップ 8

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$ 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。

$\frac{(\frac{\sqrt{2}}{2}) (2 {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9

二次導関数の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.1

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 9.1.1

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.1.2.1

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

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2.2

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。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2.4

$2$ 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 9.1.2.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2.4.2

式を書き換えます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{1}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.2.5

指数を求めます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2^{2}} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.3

$2$ を $2$ 乗します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 (\frac{2}{4}) - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.4

$2$ 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 9.1.4.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2 (2)} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.4.2

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2 \cdot 2} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.4.3

式を書き換えます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (\frac{2}{2} - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.5

$2$ を $2$ で割ります。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} (1 - 3)}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.1.6

$1$ から $3$ を引きます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2

分母を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.2.1

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 9.2.1.1

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.2.1.2.1

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

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2.2

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。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2.4

$2$ 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 9.2.1.2.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2.4.2

式を書き換えます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2^{1}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.2.5

指数を求めます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.3

$2$ を $2$ 乗します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2}{4} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.4

$2$ と $4$ 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 9.2.1.4.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2 (1)}{4} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.4.2

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 9.2.1.4.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.4.2.2

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.1.4.2.3

式を書き換えます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{1}{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.2

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- \frac{1}{2} + \frac{2}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.3

公分母の分子をまとめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(\frac{- 1 + 2}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.4

$- 1$ と $2$ をたし算します。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(\frac{1}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 9.2.5

積の法則を $\frac{1}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{\frac{1^{\frac{3}{2}}}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.2.6

1のすべての数の累乗は1です。

$\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.3

分数をまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.3.1

$\frac{\sqrt{2}}{2}$ と $- 2$ をまとめます。

$\frac{\frac{\sqrt{2} \cdot - 2}{2}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.3.2

$- 2$ を $\sqrt{2}$ の左に移動させます。

$\frac{\frac{- 2 \sqrt{2}}{2}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.4

今日数因数で約分することで式を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 9.4.1

今日数因数で約分することで式 $\frac{- 2 \sqrt{2}}{2}$ 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 9.4.1.1

$2$ を $- 2 \sqrt{2}$ で因数分解します。

$\frac{\frac{2 (- \sqrt{2})}{2}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.4.1.2

$2$ を $2$ で因数分解します。

$\frac{\frac{2 (- \sqrt{2})}{2 (1)}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.4.1.3

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{2 (- \sqrt{2})}{2 \cdot 1}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.4.1.4

式を書き換えます。

$\frac{\frac{- \sqrt{2}}{1}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.4.2

$- \sqrt{2}$ を $1$ で割ります。

$\frac{- \sqrt{2}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 9.5

分子に分母の逆数を掛けます。

$- \sqrt{2} \cdot 2^{\frac{3}{2}}$

ステップ 9.6

$- \sqrt{2} \cdot 2^{\frac{3}{2}}$ 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 9.6.1

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

$- (2^{\frac{3}{2}} \cdot 2^{\frac{1}{2}})$

ステップ 9.6.2

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。

$- 2^{\frac{3}{2} + \frac{1}{2}}$

ステップ 9.6.3

公分母の分子をまとめます。

$- 2^{\frac{3 + 1}{2}}$

ステップ 9.6.4

$3$ と $1$ をたし算します。

$- 2^{\frac{4}{2}}$

ステップ 9.6.5

$4$ と $2$ 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 9.6.5.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$- 2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}$

ステップ 9.6.5.2

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 9.6.5.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$- 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}$

ステップ 9.6.5.2.2

共通因数を約分します。

$- 2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}$

ステップ 9.6.5.2.3

式を書き換えます。

$- 2^{\frac{2}{1}}$

ステップ 9.6.5.2.4

$2$ を $1$ で割ります。

$- 2^{2}$

ステップ 9.7

$2$ を $2$ 乗します。

$- 1 \cdot 4$

ステップ 9.8

$- 1$ に $4$ をかけます。

$- 4$

ステップ 10

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$ 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。

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$ は極大値です

ステップ 11

$x = \frac{\sqrt{2}}{2}$ のときy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 11.1

式の変数 $x$ を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ で置換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = (\frac{\sqrt{2}}{2}) \sqrt{1 - {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}} - 4$

ステップ 11.2

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 11.2.1

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 11.2.1.1

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 11.2.1.2.1

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

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2.2

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。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2.4

$2$ 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 11.2.1.2.4.1

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2.4.2

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.2.5

指数を求めます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{2^{2}}} - 4$

ステップ 11.2.1.3

$2$ を $2$ 乗します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{4}} - 4$

ステップ 11.2.1.4

$2$ と $4$ 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 11.2.1.4.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 (1)}{4}} - 4$

ステップ 11.2.1.4.2

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 11.2.1.4.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}} - 4$

ステップ 11.2.1.4.2.2

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}} - 4$

ステップ 11.2.1.4.2.3

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{1}{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.5

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{2}{2} - \frac{1}{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.6

公分母の分子をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{2 - 1}{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.7

$2$ から $1$ を引きます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{1}{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.8

$\sqrt{\frac{1}{2}}$ を $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$ に書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.9

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.10

$\sqrt{2}$ 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 11.2.1.10.1

共通因数を約分します。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 11.2.1.10.2

式を書き換えます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{2} - 4$

ステップ 11.2.2

$- 4$ 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。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{2} - 4 \cdot \frac{2}{2}$

ステップ 11.2.3

$- 4$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1}{2} + \frac{- 4 \cdot 2}{2}$

ステップ 11.2.4

公分母の分子をまとめます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 4 \cdot 2}{2}$

ステップ 11.2.5

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 11.2.5.1

$- 4$ に $2$ をかけます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{1 - 8}{2}$

ステップ 11.2.5.2

$1$ から $8$ を引きます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 7}{2}$

ステップ 11.2.6

分数の前に負数を移動させます。

$f (\frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{7}{2}$

ステップ 11.2.7

最終的な答えは $- \frac{7}{2}$ です。

$y = - \frac{7}{2}$

ステップ 12

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$ 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。

$\frac{(- \frac{\sqrt{2}}{2}) (2 {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13

二次導関数の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.1

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 13.1.1

べき乗則 ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ を利用して指数を分配します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.1.1.1

積の法則を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 ({(- 1)}^{2} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}) - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.1.2

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 ({(- 1)}^{2} \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.2

$- 1$ を $2$ 乗します。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 (1 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.3

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

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.1.4.1

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

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4.2

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。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4.4

$2$ 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 13.1.4.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4.4.2

式を書き換えます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2^{1}}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.4.5

指数を求めます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2^{2}} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.5

$2$ を $2$ 乗します。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 (\frac{2}{4}) - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.6

$2$ 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 13.1.6.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2 (2)} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.6.2

共通因数を約分します。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (2 \frac{2}{2 \cdot 2} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.6.3

式を書き換えます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (\frac{2}{2} - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.7

$2$ を $2$ で割ります。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} (1 - 3)}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.8

$1$ から $3$ を引きます。

$\frac{- \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot - 2}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.9

指数をまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.1.9.1

$- 2$ に $- 1$ をかけます。

$\frac{2 \frac{\sqrt{2}}{2}}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.9.2

$2$ と $\frac{\sqrt{2}}{2}$ をまとめます。

$\frac{\frac{2 \sqrt{2}}{2}}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.10

$2$ 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 13.1.10.1

共通因数を約分します。

$\frac{\frac{2 \sqrt{2}}{2}}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.1.10.2

$\sqrt{2}$ を $1$ で割ります。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2

分母を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.2.1

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 13.2.1.1

べき乗則 ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ を利用して指数を分配します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.2.1.1.1

積の法則を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- ({(- 1)}^{2} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}) + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.1.2

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- ({(- 1)}^{2} \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}) + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.2

指数を足して $- 1$ に ${(- 1)}^{2}$ 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 13.2.1.2.1

${(- 1)}^{2}$ を移動させます。

$\frac{\sqrt{2}}{{({(- 1)}^{2} \cdot - 1 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.2.2

${(- 1)}^{2}$ に $- 1$ 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 13.2.1.2.2.1

$- 1$ を $1$ 乗します。

$\frac{\sqrt{2}}{{({(- 1)}^{2} \cdot {(- 1)}^{1} \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.2.2.2

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。

$\frac{\sqrt{2}}{{({(- 1)}^{2 + 1} \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.2.3

$2$ と $1$ をたし算します。

$\frac{\sqrt{2}}{{({(- 1)}^{3} \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.3

$- 1$ を $3$ 乗します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 13.2.1.4.1

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

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4.2

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。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4.4

$2$ 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 13.2.1.4.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4.4.2

式を書き換えます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2^{1}}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.4.5

指数を求めます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2}{2^{2}} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.5

$2$ を $2$ 乗します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2}{4} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.6

$2$ と $4$ 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 13.2.1.6.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2 (1)}{4} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.6.2

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 13.2.1.6.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.6.2.2

共通因数を約分します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.1.6.2.3

式を書き換えます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{1}{2} + 1)}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.2

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(- \frac{1}{2} + \frac{2}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.3

公分母の分子をまとめます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(\frac{- 1 + 2}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.4

$- 1$ と $2$ をたし算します。

$\frac{\sqrt{2}}{{(\frac{1}{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 13.2.5

積の法則を $\frac{1}{2}$ に当てはめます。

$\frac{\sqrt{2}}{\frac{1^{\frac{3}{2}}}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 13.2.6

1のすべての数の累乗は1です。

$\frac{\sqrt{2}}{\frac{1}{2^{\frac{3}{2}}}}$

ステップ 13.3

分子に分母の逆数を掛けます。

$\sqrt{2} \cdot 2^{\frac{3}{2}}$

ステップ 13.4

$\sqrt{2} \cdot 2^{\frac{3}{2}}$ 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 13.4.1

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

$2^{\frac{1}{2}} \cdot 2^{\frac{3}{2}}$

ステップ 13.4.2

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。

$2^{\frac{1}{2} + \frac{3}{2}}$

ステップ 13.4.3

公分母の分子をまとめます。

$2^{\frac{1 + 3}{2}}$

ステップ 13.4.4

$1$ と $3$ をたし算します。

$2^{\frac{4}{2}}$

ステップ 13.4.5

$4$ と $2$ 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 13.4.5.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$2^{\frac{2 \cdot 2}{2}}$

ステップ 13.4.5.2

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 13.4.5.2.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$2^{\frac{2 \cdot 2}{2 (1)}}$

ステップ 13.4.5.2.2

共通因数を約分します。

$2^{\frac{2 \cdot 2}{2 \cdot 1}}$

ステップ 13.4.5.2.3

式を書き換えます。

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

ステップ 13.4.5.2.4

$2$ を $1$ で割ります。

$2^{2}$

ステップ 13.5

$2$ を $2$ 乗します。

$4$

ステップ 14

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$ は二次導関数の値が正であるため、極小値です。これは二次導関数テストと呼ばれます。

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$ は極小値です

ステップ 15

$x = - \frac{\sqrt{2}}{2}$ のときy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 15.1

式の変数 $x$ を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ で置換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = (- \frac{\sqrt{2}}{2}) \sqrt{1 - {(- \frac{\sqrt{2}}{2})}^{2}} - 4$

ステップ 15.2

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 15.2.1

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 15.2.1.1

べき乗則 ${(a b)}^{n} = a^{n} b^{n}$ を利用して指数を分配します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 15.2.1.1.1

積の法則を $- \frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - ({(- 1)}^{2} {(\frac{\sqrt{2}}{2})}^{2})} - 4$

ステップ 15.2.1.1.2

積の法則を $\frac{\sqrt{2}}{2}$ に当てはめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - ({(- 1)}^{2} (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))} - 4$

ステップ 15.2.1.2

指数を足して $- 1$ に ${(- 1)}^{2}$ 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 15.2.1.2.1

${(- 1)}^{2}$ を移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 + {(- 1)}^{2} \cdot (- 1 \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}})} - 4$

ステップ 15.2.1.2.2

${(- 1)}^{2}$ に $- 1$ 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 15.2.1.2.2.1

$- 1$ を $1$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 + {(- 1)}^{2} \cdot ((- 1) (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}))} - 4$

ステップ 15.2.1.2.2.2

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。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 + {(- 1)}^{2 + 1} (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}})} - 4$

ステップ 15.2.1.2.3

$2$ と $1$ をたし算します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 + {(- 1)}^{3} (\frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}})} - 4$

ステップ 15.2.1.3

$- 1$ を $3$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{{\sqrt{2}}^{2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 15.2.1.4.1

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

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4.2

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。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4.4

$2$ 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 15.2.1.4.4.1

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2^{\frac{2}{2}}}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4.4.2

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.4.5

指数を求めます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{2^{2}}} - 4$

ステップ 15.2.1.5

$2$ を $2$ 乗します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2}{4}} - 4$

ステップ 15.2.1.6

$2$ と $4$ 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 15.2.1.6.1

$2$ を $2$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 (1)}{4}} - 4$

ステップ 15.2.1.6.2

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 15.2.1.6.2.1

$2$ を $4$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}} - 4$

ステップ 15.2.1.6.2.2

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 2}} - 4$

ステップ 15.2.1.6.2.3

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{1 - \frac{1}{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.7

$1$ を公分母をもつ分数で書きます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{2}{2} - \frac{1}{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.8

公分母の分子をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{2 - 1}{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.9

$2$ から $1$ を引きます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \sqrt{\frac{1}{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.10

$\sqrt{\frac{1}{2}}$ を $\frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}}$ に書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{\sqrt{1}}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.11

$1$ のいずれの根は $1$ です。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{\sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.12

$\sqrt{2}$ 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 15.2.1.12.1

$- \frac{\sqrt{2}}{2}$ の先頭の負を分子に移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- \sqrt{2}}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.12.2

$\sqrt{2}$ を $- \sqrt{2}$ で因数分解します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2} \cdot - 1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.12.3

共通因数を約分します。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{\sqrt{2} \cdot - 1}{2} \cdot \frac{1}{\sqrt{2}} - 4$

ステップ 15.2.1.12.4

式を書き換えます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 1}{2} - 4$

ステップ 15.2.1.13

分数の前に負数を移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{1}{2} - 4$

ステップ 15.2.2

$- 4$ 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。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{1}{2} - 4 \cdot \frac{2}{2}$

ステップ 15.2.3

$- 4$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{1}{2} + \frac{- 4 \cdot 2}{2}$

ステップ 15.2.4

公分母の分子をまとめます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 1 - 4 \cdot 2}{2}$

ステップ 15.2.5

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 15.2.5.1

$- 4$ に $2$ をかけます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 1 - 8}{2}$

ステップ 15.2.5.2

$- 1$ から $8$ を引きます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = \frac{- 9}{2}$

ステップ 15.2.6

分数の前に負数を移動させます。

$f (- \frac{\sqrt{2}}{2}) = - \frac{9}{2}$

ステップ 15.2.7

最終的な答えは $- \frac{9}{2}$ です。

$y = - \frac{9}{2}$

ステップ 16

$x = - 1$ 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。

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

ステップ 17

二次導関数の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 17.1

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 17.1.1

指数を足して $- 1$ に ${(- 1)}^{2}$ 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 17.1.1.1

$- 1$ に ${(- 1)}^{2}$ 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 17.1.1.1.1

$- 1$ を $1$ 乗します。

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

ステップ 17.1.1.1.2

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。

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

ステップ 17.1.1.2

$1$ と $2$ をたし算します。

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

ステップ 17.1.2

$- 1$ を $3$ 乗します。

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

ステップ 17.2

今日数因数で約分することで式を約分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 17.2.1

$- 1$ と $1$ をたし算します。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 17.2.2

式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 17.2.2.1

$0$ を $0^{2}$ に書き換えます。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{{(0^{2})}^{\frac{3}{2}}}$

ステップ 17.2.2.2

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。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0^{2 (\frac{3}{2})}}$

ステップ 17.2.3

$2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 17.2.3.1

共通因数を約分します。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0^{2 (\frac{3}{2})}}$

ステップ 17.2.3.2

式を書き換えます。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0^{3}}$

ステップ 17.2.4

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0}$

ステップ 17.2.5

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

未定義

$\frac{(- 1) (2 {(- 1)}^{2} - 3)}{0}$

ステップ 17.3

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

未定義

ステップ 18

一次導関数検定ができなかったので、極値はありません。

極値がありません

ステップ 19

微分積分 例

微分積分例