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微分積分 例
ステップ 1
ステップ 1.1
を利用し、をに書き換えます。
ステップ 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 1.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 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 1.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 1.3
微分します。
ステップ 1.3.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 1.3.2
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 1.3.3
は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 1.3.4
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 1.4
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 1.5
とをまとめます。
ステップ 1.6
公分母の分子をまとめます。
ステップ 1.7
分子を簡約します。
ステップ 1.7.1
にをかけます。
ステップ 1.7.2
からを引きます。
ステップ 1.8
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 1.9
とをまとめます。
ステップ 1.10
とをまとめます。
ステップ 1.11
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 1.12
をで因数分解します。
ステップ 1.13
共通因数を約分します。
ステップ 1.13.1
をで因数分解します。
ステップ 1.13.2
共通因数を約分します。
ステップ 1.13.3
式を書き換えます。
ステップ 1.14
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 1.15
簡約します。
ステップ 1.15.1
分配則を当てはめます。
ステップ 1.15.2
にをかけます。
ステップ 1.15.3
の因数を並べ替えます。
ステップ 1.15.4
分配法則(FOIL法)を使ってを展開します。
ステップ 1.15.4.1
分配則を当てはめます。
ステップ 1.15.4.2
分配則を当てはめます。
ステップ 1.15.4.3
分配則を当てはめます。
ステップ 1.15.5
簡約し、同類項をまとめます。
ステップ 1.15.5.1
各項を簡約します。
ステップ 1.15.5.1.1
にをかけます。
ステップ 1.15.5.1.2
にをかけます。
ステップ 1.15.5.1.3
を掛けます。
ステップ 1.15.5.1.3.1
にをかけます。
ステップ 1.15.5.1.3.2
とをまとめます。
ステップ 1.15.5.1.3.3
とをまとめます。
ステップ 1.15.5.1.4
負の指数法則を利用してを分子に移動させます。
ステップ 1.15.5.1.5
指数を足してにを掛けます。
ステップ 1.15.5.1.5.1
を移動させます。
ステップ 1.15.5.1.5.2
にをかけます。
ステップ 1.15.5.1.5.2.1
を乗します。
ステップ 1.15.5.1.5.2.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 1.15.5.1.5.3
を公分母をもつ分数で書きます。
ステップ 1.15.5.1.5.4
公分母の分子をまとめます。
ステップ 1.15.5.1.5.5
とをたし算します。
ステップ 1.15.5.1.6
の共通因数を約分します。
ステップ 1.15.5.1.6.1
の先頭の負を分子に移動させます。
ステップ 1.15.5.1.6.2
をで因数分解します。
ステップ 1.15.5.1.6.3
共通因数を約分します。
ステップ 1.15.5.1.6.4
式を書き換えます。
ステップ 1.15.5.1.7
にをかけます。
ステップ 1.15.5.2
からを引きます。
ステップ 2
ステップ 2.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 2.2
の値を求めます。
ステップ 2.2.1
は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
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
にをかけます。
ステップ 2.3
の値を求めます。
ステップ 2.3.1
は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 2.3.2
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 2.3.3
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 2.3.4
とをまとめます。
ステップ 2.3.5
公分母の分子をまとめます。
ステップ 2.3.6
分子を簡約します。
ステップ 2.3.6.1
にをかけます。
ステップ 2.3.6.2
からを引きます。
ステップ 2.3.7
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 2.3.8
とをまとめます。
ステップ 2.3.9
とをまとめます。
ステップ 2.3.10
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 2.3.11
をで因数分解します。
ステップ 2.3.12
共通因数を約分します。
ステップ 2.3.12.1
をで因数分解します。
ステップ 2.3.12.2
共通因数を約分します。
ステップ 2.3.12.3
式を書き換えます。
ステップ 2.3.13
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 2.4
定数の規則を使って微分します。
ステップ 2.4.1
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 2.4.2
とをたし算します。
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
ステップ 4.1
一次導関数を求めます。
ステップ 4.1.1
を利用し、をに書き換えます。
ステップ 4.1.2
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 4.1.2.1
連鎖律を当てはめるために、をとします。
ステップ 4.1.2.2
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 4.1.2.3
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 4.1.3
微分します。
ステップ 4.1.3.1
総和則では、のに関する積分はです。
ステップ 4.1.3.2
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 4.1.3.3
は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 4.1.3.4
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 4.1.4
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 4.1.5
とをまとめます。
ステップ 4.1.6
公分母の分子をまとめます。
ステップ 4.1.7
分子を簡約します。
ステップ 4.1.7.1
にをかけます。
ステップ 4.1.7.2
からを引きます。
ステップ 4.1.8
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 4.1.9
とをまとめます。
ステップ 4.1.10
とをまとめます。
ステップ 4.1.11
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 4.1.12
をで因数分解します。
ステップ 4.1.13
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.13.1
をで因数分解します。
ステップ 4.1.13.2
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.13.3
式を書き換えます。
ステップ 4.1.14
分数の前に負数を移動させます。
ステップ 4.1.15
簡約します。
ステップ 4.1.15.1
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.15.2
にをかけます。
ステップ 4.1.15.3
の因数を並べ替えます。
ステップ 4.1.15.4
分配法則(FOIL法)を使ってを展開します。
ステップ 4.1.15.4.1
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.15.4.2
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.15.4.3
分配則を当てはめます。
ステップ 4.1.15.5
簡約し、同類項をまとめます。
ステップ 4.1.15.5.1
各項を簡約します。
ステップ 4.1.15.5.1.1
にをかけます。
ステップ 4.1.15.5.1.2
にをかけます。
ステップ 4.1.15.5.1.3
を掛けます。
ステップ 4.1.15.5.1.3.1
にをかけます。
ステップ 4.1.15.5.1.3.2
とをまとめます。
ステップ 4.1.15.5.1.3.3
とをまとめます。
ステップ 4.1.15.5.1.4
負の指数法則を利用してを分子に移動させます。
ステップ 4.1.15.5.1.5
指数を足してにを掛けます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.1
を移動させます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.2
にをかけます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.2.1
を乗します。
ステップ 4.1.15.5.1.5.2.2
べき乗則を利用して指数を組み合わせます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.3
を公分母をもつ分数で書きます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.4
公分母の分子をまとめます。
ステップ 4.1.15.5.1.5.5
とをたし算します。
ステップ 4.1.15.5.1.6
の共通因数を約分します。
ステップ 4.1.15.5.1.6.1
の先頭の負を分子に移動させます。
ステップ 4.1.15.5.1.6.2
をで因数分解します。
ステップ 4.1.15.5.1.6.3
共通因数を約分します。
ステップ 4.1.15.5.1.6.4
式を書き換えます。
ステップ 4.1.15.5.1.7
にをかけます。
ステップ 4.1.15.5.2
からを引きます。
ステップ 4.2
に関するの一次導関数はです。
ステップ 5
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
方程式の左辺を因数分解します。
ステップ 5.2.1
をに書き換えます。
ステップ 5.2.2
とします。をに代入します。
ステップ 5.2.3
をで因数分解します。
ステップ 5.2.3.1
をで因数分解します。
ステップ 5.2.3.2
をで因数分解します。
ステップ 5.2.3.3
をで因数分解します。
ステップ 5.2.3.4
をで因数分解します。
ステップ 5.2.3.5
をで因数分解します。
ステップ 5.2.4
因数分解。
ステップ 5.2.4.1
たすき掛けを利用してを因数分解します。
ステップ 5.2.4.1.1
の形式を考えます。積がで和がである整数の組を求めます。このとき、その積がで、その和がです。
ステップ 5.2.4.1.2
この整数を利用して因数分解の形を書きます。
ステップ 5.2.4.2
不要な括弧を削除します。
ステップ 5.2.5
のすべての発生をで置き換えます。
ステップ 5.3
方程式の左辺の個々の因数がと等しいならば、式全体はと等しくなります。
ステップ 5.4
をに等しくし、を解きます。
ステップ 5.4.1
がに等しいとします。
ステップ 5.4.2
についてを解きます。
ステップ 5.4.2.1
方程式の両辺にを足します。
ステップ 5.4.2.2
方程式の両辺を乗し、左辺の分数指数を消去します。
ステップ 5.4.2.3
指数を簡約します。
ステップ 5.4.2.3.1
左辺を簡約します。
ステップ 5.4.2.3.1.1
を簡約します。
ステップ 5.4.2.3.1.1.1
の指数を掛けます。
ステップ 5.4.2.3.1.1.1.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 5.4.2.3.1.1.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.4.2.3.1.1.1.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.4.2.3.1.1.1.2.2
式を書き換えます。
ステップ 5.4.2.3.1.1.2
簡約します。
ステップ 5.4.2.3.2
右辺を簡約します。
ステップ 5.4.2.3.2.1
を乗します。
ステップ 5.5
をに等しくし、を解きます。
ステップ 5.5.1
がに等しいとします。
ステップ 5.5.2
についてを解きます。
ステップ 5.5.2.1
方程式の両辺にを足します。
ステップ 5.5.2.2
方程式の両辺を乗し、左辺の分数指数を消去します。
ステップ 5.5.2.3
指数を簡約します。
ステップ 5.5.2.3.1
左辺を簡約します。
ステップ 5.5.2.3.1.1
を簡約します。
ステップ 5.5.2.3.1.1.1
の指数を掛けます。
ステップ 5.5.2.3.1.1.1.1
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 5.5.2.3.1.1.1.2
の共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.3.1.1.1.2.1
共通因数を約分します。
ステップ 5.5.2.3.1.1.1.2.2
式を書き換えます。
ステップ 5.5.2.3.1.1.2
簡約します。
ステップ 5.5.2.3.2
右辺を簡約します。
ステップ 5.5.2.3.2.1
1のすべての数の累乗は1です。
ステップ 5.6
最終解はを真にするすべての値です。
ステップ 6
ステップ 6.1
分数指数をもつ式を根に変換します。
ステップ 6.1.1
法則を当てはめ、累乗法を根で書き換えます。
ステップ 6.1.2
に乗じたものは底そのものです。
ステップ 6.2
の被開数をより小さいとして、式が未定義である場所を求めます。
ステップ 6.3
分母がに等しい、平方根の引数がより小さい、または対数の引数が以下の場合、方程式は未定義です。
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
ステップ 9.1
分母を簡約します。
ステップ 9.1.1
をに書き換えます。
ステップ 9.1.2
べき乗則を当てはめて、指数をかけ算します。
ステップ 9.1.3
の共通因数を約分します。
ステップ 9.1.3.1
共通因数を約分します。
ステップ 9.1.3.2
式を書き換えます。
ステップ 9.1.4
指数を求めます。
ステップ 9.2
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 9.3
とをまとめます。
ステップ 9.4
公分母の分子をまとめます。
ステップ 9.5
分子を簡約します。
ステップ 9.5.1
にをかけます。
ステップ 9.5.2
からを引きます。
ステップ 10
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。
は極小値です
ステップ 11
ステップ 11.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 11.2
結果を簡約します。
ステップ 11.2.1
各項を簡約します。
ステップ 11.2.1.1
をに書き換えます。
ステップ 11.2.1.2
正の実数と仮定して、累乗根の下から項を取り出します。
ステップ 11.2.1.3
にをかけます。
ステップ 11.2.2
式を簡約します。
ステップ 11.2.2.1
からを引きます。
ステップ 11.2.2.2
を正数乗し、を得ます。
ステップ 11.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 12
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 13
ステップ 13.1
各項を簡約します。
ステップ 13.1.1
1のすべての数の累乗は1です。
ステップ 13.1.2
をで割ります。
ステップ 13.1.3
にをかけます。
ステップ 13.2
からを引きます。
ステップ 14
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 15
ステップ 15.1
式の変数をで置換えます。
ステップ 15.2
結果を簡約します。
ステップ 15.2.1
各項を簡約します。
ステップ 15.2.1.1
のいずれの根はです。
ステップ 15.2.1.2
にをかけます。
ステップ 15.2.2
式を簡約します。
ステップ 15.2.2.1
からを引きます。
ステップ 15.2.2.2
を乗します。
ステップ 15.2.3
最終的な答えはです。
ステップ 16
の極値です。
は極小値です
は極大値です
ステップ 17