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Cálculo Exemplos
Etapa 1
Etapa 1.1
De acordo com a regra da soma, a derivada de com relação a é .
Etapa 1.2
Avalie .
Etapa 1.2.1
Diferencie usando a regra do produto, que determina que é , em que e .
Etapa 1.2.2
A derivada de em relação a é .
Etapa 1.2.3
A derivada de em relação a é .
Etapa 1.2.4
Eleve à potência de .
Etapa 1.2.5
Eleve à potência de .
Etapa 1.2.6
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 1.2.7
Some e .
Etapa 1.2.8
Eleve à potência de .
Etapa 1.2.9
Eleve à potência de .
Etapa 1.2.10
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 1.2.11
Some e .
Etapa 1.3
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 1.4
Simplifique.
Etapa 1.4.1
Some e .
Etapa 1.4.2
Reordene e .
Etapa 1.4.3
Como os dois termos são quadrados perfeitos, fatore usando a fórmula da diferença de quadrados, em que e .
Etapa 1.4.4
Expanda usando o método FOIL.
Etapa 1.4.4.1
Aplique a propriedade distributiva.
Etapa 1.4.4.2
Aplique a propriedade distributiva.
Etapa 1.4.4.3
Aplique a propriedade distributiva.
Etapa 1.4.5
Combine os termos opostos em .
Etapa 1.4.5.1
Reorganize os fatores nos termos e .
Etapa 1.4.5.2
Some e .
Etapa 1.4.5.3
Some e .
Etapa 1.4.6
Simplifique cada termo.
Etapa 1.4.6.1
Multiplique .
Etapa 1.4.6.1.1
Eleve à potência de .
Etapa 1.4.6.1.2
Eleve à potência de .
Etapa 1.4.6.1.3
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 1.4.6.1.4
Some e .
Etapa 1.4.6.2
Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.
Etapa 1.4.6.3
Multiplique .
Etapa 1.4.6.3.1
Eleve à potência de .
Etapa 1.4.6.3.2
Eleve à potência de .
Etapa 1.4.6.3.3
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 1.4.6.3.4
Some e .
Etapa 1.4.7
Aplique a fórmula do arco duplo do cosseno.
Etapa 2
Etapa 2.1
Diferencie usando a regra da cadeia, que determina que é , em que e .
Etapa 2.1.1
Para aplicar a regra da cadeia, defina como .
Etapa 2.1.2
A derivada de em relação a é .
Etapa 2.1.3
Substitua todas as ocorrências de por .
Etapa 2.2
Diferencie.
Etapa 2.2.1
Como é constante em relação a , a derivada de em relação a é .
Etapa 2.2.2
Multiplique por .
Etapa 2.2.3
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que é , em que .
Etapa 2.2.4
Multiplique por .
Etapa 3
Para encontrar os valores máximo local e mínimo local da função, defina a derivada como igual a e resolva.
Etapa 4
Obtenha o cosseno inverso dos dois lados da equação para extrair de dentro do cosseno.
Etapa 5
Etapa 5.1
O valor exato de é .
Etapa 6
Etapa 6.1
Divida cada termo em por .
Etapa 6.2
Simplifique o lado esquerdo.
Etapa 6.2.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 6.2.1.1
Cancele o fator comum.
Etapa 6.2.1.2
Divida por .
Etapa 6.3
Simplifique o lado direito.
Etapa 6.3.1
Multiplique o numerador pelo inverso do denominador.
Etapa 6.3.2
Multiplique .
Etapa 6.3.2.1
Multiplique por .
Etapa 6.3.2.2
Multiplique por .
Etapa 7
A função do cosseno é positiva no primeiro e no quarto quadrantes. Para encontrar a segunda solução, subtraia o ângulo de referência de para determinar a solução no quarto quadrante.
Etapa 8
Etapa 8.1
Simplifique.
Etapa 8.1.1
Para escrever como fração com um denominador comum, multiplique por .
Etapa 8.1.2
Combine e .
Etapa 8.1.3
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
Etapa 8.1.4
Multiplique por .
Etapa 8.1.5
Subtraia de .
Etapa 8.2
Divida cada termo em por e simplifique.
Etapa 8.2.1
Divida cada termo em por .
Etapa 8.2.2
Simplifique o lado esquerdo.
Etapa 8.2.2.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 8.2.2.1.1
Cancele o fator comum.
Etapa 8.2.2.1.2
Divida por .
Etapa 8.2.3
Simplifique o lado direito.
Etapa 8.2.3.1
Multiplique o numerador pelo inverso do denominador.
Etapa 8.2.3.2
Multiplique .
Etapa 8.2.3.2.1
Multiplique por .
Etapa 8.2.3.2.2
Multiplique por .
Etapa 9
A solução para a equação .
Etapa 10
Avalie a segunda derivada em . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.
Etapa 11
Etapa 11.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 11.1.1
Fatore de .
Etapa 11.1.2
Cancele o fator comum.
Etapa 11.1.3
Reescreva a expressão.
Etapa 11.2
O valor exato de é .
Etapa 11.3
Multiplique por .
Etapa 12
é um máximo local, porque o valor da segunda derivada é negativo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.
é um máximo local
Etapa 13
Etapa 13.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 13.2
Simplifique o resultado.
Etapa 13.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 13.2.1.1
O valor exato de é .
Etapa 13.2.1.2
O valor exato de é .
Etapa 13.2.1.3
Multiplique .
Etapa 13.2.1.3.1
Multiplique por .
Etapa 13.2.1.3.2
Eleve à potência de .
Etapa 13.2.1.3.3
Eleve à potência de .
Etapa 13.2.1.3.4
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 13.2.1.3.5
Some e .
Etapa 13.2.1.3.6
Multiplique por .
Etapa 13.2.1.4
Reescreva como .
Etapa 13.2.1.4.1
Use para reescrever como .
Etapa 13.2.1.4.2
Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, .
Etapa 13.2.1.4.3
Combine e .
Etapa 13.2.1.4.4
Cancele o fator comum de .
Etapa 13.2.1.4.4.1
Cancele o fator comum.
Etapa 13.2.1.4.4.2
Reescreva a expressão.
Etapa 13.2.1.4.5
Avalie o expoente.
Etapa 13.2.1.5
Cancele o fator comum de e .
Etapa 13.2.1.5.1
Fatore de .
Etapa 13.2.1.5.2
Cancele os fatores comuns.
Etapa 13.2.1.5.2.1
Fatore de .
Etapa 13.2.1.5.2.2
Cancele o fator comum.
Etapa 13.2.1.5.2.3
Reescreva a expressão.
Etapa 13.2.2
Para escrever como fração com um denominador comum, multiplique por .
Etapa 13.2.3
Combine e .
Etapa 13.2.4
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
Etapa 13.2.5
Simplifique o numerador.
Etapa 13.2.5.1
Multiplique por .
Etapa 13.2.5.2
Some e .
Etapa 13.2.6
A resposta final é .
Etapa 14
Avalie a segunda derivada em . Se a segunda derivada for positiva, este será um mínimo local. Se for negativa, será um máximo local.
Etapa 15
Etapa 15.1
Cancele o fator comum de .
Etapa 15.1.1
Fatore de .
Etapa 15.1.2
Cancele o fator comum.
Etapa 15.1.3
Reescreva a expressão.
Etapa 15.2
Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o seno é negativo no quarto quadrante.
Etapa 15.3
O valor exato de é .
Etapa 15.4
Multiplique .
Etapa 15.4.1
Multiplique por .
Etapa 15.4.2
Multiplique por .
Etapa 16
é um mínimo local, porque o valor da segunda derivada é positivo. Isso é conhecido como teste da segunda derivada.
é um mínimo local
Etapa 17
Etapa 17.1
Substitua a variável por na expressão.
Etapa 17.2
Simplifique o resultado.
Etapa 17.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 17.2.1.1
Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante.
Etapa 17.2.1.2
O valor exato de é .
Etapa 17.2.1.3
Aplique o ângulo de referência encontrando o ângulo com valores trigonométricos equivalentes no primeiro quadrante. Torne a expressão negativa, pois o cosseno é negativo no segundo quadrante.
Etapa 17.2.1.4
O valor exato de é .
Etapa 17.2.1.5
Multiplique .
Etapa 17.2.1.5.1
Multiplique por .
Etapa 17.2.1.5.2
Eleve à potência de .
Etapa 17.2.1.5.3
Eleve à potência de .
Etapa 17.2.1.5.4
Use a regra da multiplicação de potências para combinar expoentes.
Etapa 17.2.1.5.5
Some e .
Etapa 17.2.1.5.6
Multiplique por .
Etapa 17.2.1.6
Reescreva como .
Etapa 17.2.1.6.1
Use para reescrever como .
Etapa 17.2.1.6.2
Aplique a regra da multiplicação de potências e multiplique os expoentes, .
Etapa 17.2.1.6.3
Combine e .
Etapa 17.2.1.6.4
Cancele o fator comum de .
Etapa 17.2.1.6.4.1
Cancele o fator comum.
Etapa 17.2.1.6.4.2
Reescreva a expressão.
Etapa 17.2.1.6.5
Avalie o expoente.
Etapa 17.2.1.7
Cancele o fator comum de e .
Etapa 17.2.1.7.1
Fatore de .
Etapa 17.2.1.7.2
Cancele os fatores comuns.
Etapa 17.2.1.7.2.1
Fatore de .
Etapa 17.2.1.7.2.2
Cancele o fator comum.
Etapa 17.2.1.7.2.3
Reescreva a expressão.
Etapa 17.2.2
Para escrever como fração com um denominador comum, multiplique por .
Etapa 17.2.3
Combine e .
Etapa 17.2.4
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
Etapa 17.2.5
Simplifique o numerador.
Etapa 17.2.5.1
Multiplique por .
Etapa 17.2.5.2
Some e .
Etapa 17.2.6
A resposta final é .
Etapa 18
Esses são os extremos locais para .
é um máximo local
é um mínimo local
Etapa 19