Giải tích Ví dụ

$y = 2 (\frac{1}{\sin (x)})$

Bước 1

Viết $y = 2 (\frac{1}{\sin (x)})$ ở dạng một hàm số.

$f (x) = 2 (\frac{1}{\sin (x)})$

Bước 2

Tìm đạo hàm bậc một của hàm số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.1

Quy đổi từ $\frac{1}{\sin (x)}$ sang $\csc (x)$ .

$\frac{d}{d x} [2 \csc (x)]$

Bước 2.2

Vì $2$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $2 \csc (x)$ đối với $x$ là $2 \frac{d}{d x} [\csc (x)]$ .

$2 \frac{d}{d x} [\csc (x)]$

Bước 2.3

Đạo hàm của $\csc (x)$ đối với $x$ là $- \csc (x) \cot (x)$ .

$2 (- \csc (x) \cot (x))$

Bước 2.4

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 2.4.1

Nhân $- 1$ với $2$ .

$- 2 (\csc (x) \cot (x))$

Bước 2.4.2

Sắp xếp lại các thừa số của $- 2 \csc (x) \cot (x)$ .

$- 2 \cot (x) \csc (x)$

Bước 3

Tìm đạo hàm bậc hai của hàm số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.1

Vì $- 2$ không đổi đối với $x$ , nên đạo hàm của $- 2 \cot (x) \csc (x)$ đối với $x$ là $- 2 \frac{d}{d x} [\cot (x) \csc (x)]$ .

$f'' (x) = - 2 \frac{d}{d x} (\cot (x) \csc (x))$

Bước 3.2

Tìm đạo hàm bằng cách sử dụng quy tắc tích số, quy tắc nói rằng $\frac{d}{d x} [f (x) g (x)]$ là $f (x) \frac{d}{d x} [g (x)] + g (x) \frac{d}{d x} [f (x)]$ trong đó $f (x) = \cot (x)$ và $g (x) = \csc (x)$ .

$f'' (x) = - 2 (\cot (x) \frac{d}{d x} (\csc (x)) + \csc (x) \frac{d}{d x} (\cot (x)))$

Bước 3.3

Đạo hàm của $\csc (x)$ đối với $x$ là $- \csc (x) \cot (x)$ .

$f'' (x) = - 2 (\cot (x) (- \csc (x) \cot (x)) + \csc (x) \frac{d}{d x} (\cot (x)))$

Bước 3.4

Nâng $\cot (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) (\cot (x) \cot (x)) + \csc (x) \frac{d}{d x} (\cot (x)))$

Bước 3.5

Nâng $\cot (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) (\cot (x) \cot (x)) + \csc (x) \frac{d}{d x} (\cot (x)))$

Bước 3.6

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

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

Bước 3.7

Cộng $1$ và $1$ .

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

Bước 3.8

Đạo hàm của $\cot (x)$ đối với $x$ là $- \csc^{2} (x)$ .

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) \cot^{2} (x) + \csc (x) (- \csc^{2} (x)))$

Bước 3.9

Nâng $\csc (x)$ lên lũy thừa $1$ .

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) \cot^{2} (x) - (\csc (x) \csc^{2} (x)))$

Bước 3.10

Sử dụng quy tắc lũy thừa $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ để kết hợp các số mũ.

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

Bước 3.11

Cộng $1$ và $2$ .

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) \cot^{2} (x) - \csc^{3} (x))$

Bước 3.12

Rút gọn.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.12.1

Áp dụng thuộc tính phân phối.

$f'' (x) = - 2 (- \csc (x) \cot^{2} (x)) - 2 (- \csc^{3} (x))$

Bước 3.12.2

Kết hợp các số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 3.12.2.1

Nhân $- 1$ với $- 2$ .

$f'' (x) = 2 (\csc (x) \cot^{2} (x)) - 2 (- \csc^{3} (x))$

Bước 3.12.2.2

Nhân $- 1$ với $- 2$ .

$f'' (x) = 2 \csc (x) \cot^{2} (x) + 2 \csc^{3} (x)$

Bước 3.12.3

Sắp xếp lại các số hạng.

$f'' (x) = 2 \cot^{2} (x) \csc (x) + 2 \csc^{3} (x)$

Bước 4

Để tìm các giá trị cực đại địa phương và cực tiểu địa phương của hàm số, đặt đạo hàm bằng $0$ và giải.

$- 2 \cot (x) \csc (x) = 0$

Bước 5

Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng $0$ , toàn bộ biểu thức sẽ bằng $0$ .

$\cot (x) = 0$

$\csc (x) = 0$

Bước 6

Đặt $\cot (x)$ bằng $0$ và giải tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.1

Đặt $\cot (x)$ bằng với $0$ .

$\cot (x) = 0$

Bước 6.2

Giải $\cot (x) = 0$ để tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.1

Lấy nghịch đảo cotang của cả hai vế của phương trình để trích xuất $x$ từ trong hàm cotang.

$x = arccot (0)$

Bước 6.2.2

Rút gọn vế phải.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.2.1

Giá trị chính xác của $arccot (0)$ là $\frac{π}{2}$ .

$x = \frac{π}{2}$

Bước 6.2.3

Hàm cotang dương ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba. Để tìm đáp án thứ hai, hãy thêm góc tham chiếu từ $π$ để tìm đáp án trong góc phần tư thứ tư.

$x = π + \frac{π}{2}$

Bước 6.2.4

Rút gọn $π + \frac{π}{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.4.1

Để viết $π$ ở dạng một phân số với mẫu số chung, hãy nhân với $\frac{2}{2}$ .

$x = π \cdot \frac{2}{2} + \frac{π}{2}$

Bước 6.2.4.2

Kết hợp các phân số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.4.2.1

Kết hợp $π$ và $\frac{2}{2}$ .

$x = \frac{π \cdot 2}{2} + \frac{π}{2}$

Bước 6.2.4.2.2

Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.

$x = \frac{π \cdot 2 + π}{2}$

Bước 6.2.4.3

Rút gọn tử số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 6.2.4.3.1

Di chuyển $2$ sang phía bên trái của $π$ .

$x = \frac{2 \cdot π + π}{2}$

Bước 6.2.4.3.2

Cộng $2 π$ và $π$ .

$x = \frac{3 π}{2}$

Bước 6.2.5

Đáp án của phương trình $x = \frac{π}{2}$ .

$x = \frac{π}{2}, \frac{3 π}{2}$

Bước 7

Đặt $\csc (x)$ bằng $0$ và giải tìm $x$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 7.1

Đặt $\csc (x)$ bằng với $0$ .

$\csc (x) = 0$

Bước 7.2

Khoảng biến thiên của cosecant là $y \leq - 1$ và $y \geq 1$ . Vì $0$ không nằm trong khoảng biến thiên này, nên không có đáp án.

Không có đáp án

Bước 8

Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho $- 2 \cot (x) \csc (x) = 0$ đúng.

$x = \frac{π}{2}, \frac{3 π}{2}$

Bước 9

Tính đạo hàm bậc hai tại $x = \frac{π}{2}$ . Nếu đạo hàm bậc hai dương, thì đây là một cực tiểu địa phương. Nếu nó âm, thì đây là một cực đại địa phương.

$2 \cot^{2} (\frac{π}{2}) \csc (\frac{π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10

Tính đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 10.1.1

Giá trị chính xác của $\cot (\frac{π}{2})$ là $0$ .

$2 \cdot 0^{2} \csc (\frac{π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10.1.2

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$2 \cdot 0 \csc (\frac{π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10.1.3

Nhân $2$ với $0$ .

$0 \csc (\frac{π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10.1.4

Giá trị chính xác của $\csc (\frac{π}{2})$ là $1$ .

$0 \cdot 1 + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10.1.5

Nhân $0$ với $1$ .

$0 + 2 \csc^{3} (\frac{π}{2})$

Bước 10.1.6

Giá trị chính xác của $\csc (\frac{π}{2})$ là $1$ .

$0 + 2 \cdot 1^{3}$

Bước 10.1.7

Một mũ bất kỳ số nào là một.

$0 + 2 \cdot 1$

Bước 10.1.8

Nhân $2$ với $1$ .

$0 + 2$

Bước 10.2

Cộng $0$ và $2$ .

$2$

Bước 11

$x = \frac{π}{2}$ là một cực tiểu địa phương vì giá trị của đạo hàm bậc hai dương. Đây được gọi là phép kiểm định đạo hàm bậc hai.

$x = \frac{π}{2}$ là cực tiểu địa phương

Bước 12

Tìm giá trị y khi $x = \frac{π}{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 12.1

Thay thế biến $x$ bằng $\frac{π}{2}$ trong biểu thức.

$f (\frac{π}{2}) = 2 (\frac{1}{\sin (\frac{π}{2})})$

Bước 12.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 12.2.1

Giá trị chính xác của $\sin (\frac{π}{2})$ là $1$ .

$f (\frac{π}{2}) = 2 (\frac{1}{1})$

Bước 12.2.2

Triệt tiêu thừa số chung $1$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 12.2.2.1

Triệt tiêu thừa số chung.

$f (\frac{π}{2}) = 2 (\frac{1}{1})$

Bước 12.2.2.2

Viết lại biểu thức.

$f (\frac{π}{2}) = 2 \cdot 1$

Bước 12.2.3

Nhân $2$ với $1$ .

$f (\frac{π}{2}) = 2$

Bước 12.2.4

Câu trả lời cuối cùng là $2$ .

$y = 2$

Bước 13

Tính đạo hàm bậc hai tại $x = \frac{3 π}{2}$ . Nếu đạo hàm bậc hai dương, thì đây là một cực tiểu địa phương. Nếu nó âm, thì đây là một cực đại địa phương.

$2 \cot^{2} (\frac{3 π}{2}) \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14

Tính đạo hàm bậc hai.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 14.1

Rút gọn mỗi số hạng.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 14.1.1

Áp dụng góc tham chiếu bằng cách tìm góc có giá trị lượng giác tương đương trong góc phần tư thứ nhất. Làm cho biểu thức âm vì cotang âm trong góc phần tư thứ tư.

$2 {(- \cot (\frac{π}{2}))}^{2} \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.2

Giá trị chính xác của $\cot (\frac{π}{2})$ là $0$ .

$2 {(- 0)}^{2} \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.3

Nhân $- 1$ với $0$ .

$2 \cdot 0^{2} \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.4

Nâng $0$ lên bất kỳ số mũ dương nào sẽ cho $0$ .

$2 \cdot 0 \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.5

Nhân $2$ với $0$ .

$0 \csc (\frac{3 π}{2}) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.6

Áp dụng góc quy chiếu bằng cách tìm góc có giá trị lượng giác tương đương trong góc phần tư thứ nhất. Làm cho biểu thức âm vì cosecant âm trong góc phần tư thứ tư.

$0 (- \csc (\frac{π}{2})) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.7

Giá trị chính xác của $\csc (\frac{π}{2})$ là $1$ .

$0 (- 1 \cdot 1) + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.8

Nhân $0 (- 1 \cdot 1)$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 14.1.8.1

Nhân $- 1$ với $1$ .

$0 \cdot - 1 + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.8.2

Nhân $0$ với $- 1$ .

$0 + 2 \csc^{3} (\frac{3 π}{2})$

Bước 14.1.9

$0 + 2 {(- \csc (\frac{π}{2}))}^{3}$

Bước 14.1.10

Giá trị chính xác của $\csc (\frac{π}{2})$ là $1$ .

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

Bước 14.1.11

Nhân $- 1$ với $1$ .

$0 + 2 {(- 1)}^{3}$

Bước 14.1.12

Nâng $- 1$ lên lũy thừa $3$ .

$0 + 2 \cdot - 1$

Bước 14.1.13

Nhân $2$ với $- 1$ .

$0 - 2$

Bước 14.2

Trừ $2$ khỏi $0$ .

$- 2$

Bước 15

$x = \frac{3 π}{2}$ là một cực đại địa phương vì giá trị của đạo hàm bậc hai âm. Đây được gọi là phép kiểm định đạo hàm bậc hai.

$x = \frac{3 π}{2}$ là cực đại địa phương

Bước 16

Tìm giá trị y khi $x = \frac{3 π}{2}$ .

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 16.1

Thay thế biến $x$ bằng $\frac{3 π}{2}$ trong biểu thức.

$f (\frac{3 π}{2}) = 2 (\frac{1}{\sin (\frac{3 π}{2})})$

Bước 16.2

Rút gọn kết quả.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 16.2.1

Rút gọn mẫu số.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 16.2.1.1

Áp dụng góc tham chiếu bằng cách tìm góc có các giá trị lượng giác tương đương trong góc phần tư thứ nhất. Làm cho biểu thức âm vì sin âm trong góc phần tư thứ tư.

$f (\frac{3 π}{2}) = 2 (\frac{1}{- \sin (\frac{π}{2})})$

Bước 16.2.1.2

Giá trị chính xác của $\sin (\frac{π}{2})$ là $1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = 2 (\frac{1}{- 1 \cdot 1})$

Bước 16.2.1.3

Nhân $- 1$ với $1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = 2 (\frac{1}{- 1})$

Bước 16.2.2

Rút gọn biểu thức.

Nhấp để xem thêm các bước...

Bước 16.2.2.1

Chia $1$ cho $- 1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = 2 \cdot - 1$

Bước 16.2.2.2

Nhân $2$ với $- 1$ .

$f (\frac{3 π}{2}) = - 2$

Bước 16.2.3

Câu trả lời cuối cùng là $- 2$ .

$y = - 2$

Bước 17

Đây là những cực trị địa phương cho $f (x) = 2 (\frac{1}{\sin (x)})$ .

$(\frac{π}{2}, 2)$ là một cực tiểu địa phương

$(\frac{3 π}{2}, - 2)$ là một cực đại địa phuơng

Bước 18