Введите задачу...
Математический анализ Примеры
Этап 1
Запишем в виде функции.
Этап 2
Этап 2.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 2.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 2.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 2.2.2
Производная по равна .
Этап 2.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 2.3
Продифференцируем.
Этап 2.3.1
Объединим и .
Этап 2.3.2
Перенесем влево от .
Этап 2.3.3
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 2.3.4
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 2.3.5
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 2.3.6
Упростим выражение.
Этап 2.3.6.1
Добавим и .
Этап 2.3.6.2
Умножим на .
Этап 3
Этап 3.1
Поскольку является константой относительно , производная по равна .
Этап 3.2
Продифференцируем, используя цепное правило (правило дифференцирования сложной функции), которое гласит, что имеет вид , где и .
Этап 3.2.1
Чтобы применить цепное правило, зададим как .
Этап 3.2.2
Производная по равна .
Этап 3.2.3
Заменим все вхождения на .
Этап 3.3
Продифференцируем.
Этап 3.3.1
Объединим и .
Этап 3.3.2
По правилу суммы производная по имеет вид .
Этап 3.3.3
Продифференцируем, используя правило степени, которое гласит, что имеет вид , где .
Этап 3.3.4
Поскольку является константой относительно , производная относительно равна .
Этап 3.3.5
Упростим выражение.
Этап 3.3.5.1
Добавим и .
Этап 3.3.5.2
Умножим на .
Этап 4
Чтобы найти локальные максимумы и минимумы функции, приравняем производную к и решим полученное уравнение.
Этап 5
Приравняем числитель к нулю.
Этап 6
Этап 6.1
Разделим каждый член на и упростим.
Этап 6.1.1
Разделим каждый член на .
Этап 6.1.2
Упростим левую часть.
Этап 6.1.2.1
Сократим общий множитель .
Этап 6.1.2.1.1
Сократим общий множитель.
Этап 6.1.2.1.2
Разделим на .
Этап 6.1.3
Упростим правую часть.
Этап 6.1.3.1
Разделим на .
Этап 6.2
Возьмем обратный косинус обеих частей уравнения, чтобы извлечь из косинуса.
Этап 6.3
Упростим правую часть.
Этап 6.3.1
Точное значение : .
Этап 6.4
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Этап 6.4.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.4.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.4.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.4.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 6.4.4.1
Умножим на .
Этап 6.4.4.2
Умножим на .
Этап 6.4.4.3
Умножим на .
Этап 6.4.4.4
Умножим на .
Этап 6.4.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.4.6
Упростим числитель.
Этап 6.4.6.1
Перенесем влево от .
Этап 6.4.6.2
Умножим на .
Этап 6.4.6.3
Вычтем из .
Этап 6.5
Функция косинуса положительна в первом и четвертом квадрантах. Чтобы найти второе решение, вычтем угол приведения из и найдем решение в четвертом квадранте.
Этап 6.6
Решим относительно .
Этап 6.6.1
Упростим .
Этап 6.6.1.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.6.1.2
Объединим дроби.
Этап 6.6.1.2.1
Объединим и .
Этап 6.6.1.2.2
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.6.1.3
Упростим числитель.
Этап 6.6.1.3.1
Умножим на .
Этап 6.6.1.3.2
Вычтем из .
Этап 6.6.2
Перенесем все члены без в правую часть уравнения.
Этап 6.6.2.1
Вычтем из обеих частей уравнения.
Этап 6.6.2.2
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.6.2.3
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 6.6.2.4
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 6.6.2.4.1
Умножим на .
Этап 6.6.2.4.2
Умножим на .
Этап 6.6.2.4.3
Умножим на .
Этап 6.6.2.4.4
Умножим на .
Этап 6.6.2.5
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 6.6.2.6
Упростим числитель.
Этап 6.6.2.6.1
Умножим на .
Этап 6.6.2.6.2
Умножим на .
Этап 6.6.2.6.3
Вычтем из .
Этап 6.7
Решение уравнения .
Этап 7
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 8
Этап 8.1
Упростим числитель.
Этап 8.1.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 8.1.2
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 8.1.2.1
Умножим на .
Этап 8.1.2.2
Умножим на .
Этап 8.1.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 8.1.4
Упростим числитель.
Этап 8.1.4.1
Перенесем влево от .
Этап 8.1.4.2
Добавим и .
Этап 8.1.5
Сократим общий множитель и .
Этап 8.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.5.2
Сократим общие множители.
Этап 8.1.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 8.1.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 8.1.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 8.1.6
Точное значение : .
Этап 8.2
Умножим на .
Этап 9
— локальный максимум, так как вторая производная отрицательная. Это называется тестом второй производной.
— локальный максимум
Этап 10
Этап 10.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 10.2
Упростим результат.
Этап 10.2.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 10.2.2
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 10.2.2.1
Умножим на .
Этап 10.2.2.2
Умножим на .
Этап 10.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 10.2.4
Упростим числитель.
Этап 10.2.4.1
Перенесем влево от .
Этап 10.2.4.2
Добавим и .
Этап 10.2.5
Сократим общий множитель и .
Этап 10.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.5.2
Сократим общие множители.
Этап 10.2.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 10.2.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 10.2.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 10.2.6
Точное значение : .
Этап 10.2.7
Умножим на .
Этап 10.2.8
Окончательный ответ: .
Этап 11
Найдем вторую производную в . Если вторая производная положительна, то это локальный минимум. Если она отрицательна, то это локальный максимум.
Этап 12
Этап 12.1
Упростим числитель.
Этап 12.1.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 12.1.2
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 12.1.2.1
Умножим на .
Этап 12.1.2.2
Умножим на .
Этап 12.1.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 12.1.4
Упростим числитель.
Этап 12.1.4.1
Перенесем влево от .
Этап 12.1.4.2
Добавим и .
Этап 12.1.5
Сократим общий множитель и .
Этап 12.1.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.1.5.2
Сократим общие множители.
Этап 12.1.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 12.1.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 12.1.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 12.1.6
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 12.1.7
Точное значение : .
Этап 12.1.8
Умножим на .
Этап 12.2
Упростим выражение.
Этап 12.2.1
Умножим на .
Этап 12.2.2
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 12.3
Умножим .
Этап 12.3.1
Умножим на .
Этап 12.3.2
Умножим на .
Этап 13
— локальный минимум, так как вторая производная положительная. Это называется тестом второй производной.
— локальный минимум
Этап 14
Этап 14.1
Заменим в этом выражении переменную на .
Этап 14.2
Упростим результат.
Этап 14.2.1
Чтобы записать в виде дроби с общим знаменателем, умножим ее на .
Этап 14.2.2
Запишем каждое выражение с общим знаменателем , умножив на подходящий множитель .
Этап 14.2.2.1
Умножим на .
Этап 14.2.2.2
Умножим на .
Этап 14.2.3
Объединим числители над общим знаменателем.
Этап 14.2.4
Упростим числитель.
Этап 14.2.4.1
Перенесем влево от .
Этап 14.2.4.2
Добавим и .
Этап 14.2.5
Сократим общий множитель и .
Этап 14.2.5.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.2.5.2
Сократим общие множители.
Этап 14.2.5.2.1
Вынесем множитель из .
Этап 14.2.5.2.2
Сократим общий множитель.
Этап 14.2.5.2.3
Перепишем это выражение.
Этап 14.2.6
Применим угол приведения, найдя угол с эквивалентными тригонометрическими значениями в первом квадранте. Добавим минус к выражению, так как синус отрицательный в четвертом квадранте.
Этап 14.2.7
Точное значение : .
Этап 14.2.8
Умножим на .
Этап 14.2.9
Умножим .
Этап 14.2.9.1
Объединим и .
Этап 14.2.9.2
Умножим на .
Этап 14.2.10
Вынесем знак минуса перед дробью.
Этап 14.2.11
Окончательный ответ: .
Этап 15
Это локальные экстремумы .
— локальный максимум
— локальный минимум
Этап 16