与えられた関数の導関数を求める問題です。特に、1.3のA, B、1.4のA, B, C, 1.5のA, B, C, 1.6の問題について解答します。

解析学微分導関数合成関数の微分商の微分
2025/3/30

1. 問題の内容

与えられた関数の導関数を求める問題です。特に、1.3のA, B、1.4のA, B, C, 1.5のA, B, C, 1.6の問題について解答します。

2. 解き方の手順

1.3 A: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=(3x2+2x+1)5f(x) = (3x^2 + 2x + 1)^5 の導関数は f(x)=5(3x2+2x+1)4(6x+2)=10(3x+1)(3x2+2x+1)4f'(x) = 5(3x^2 + 2x + 1)^4 \cdot (6x + 2) = 10(3x+1)(3x^2+2x+1)^4
1.3 B: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=2x2+1=(2x2+1)1/2f(x) = \sqrt{2x^2 + 1} = (2x^2 + 1)^{1/2} の導関数は f(x)=12(2x2+1)1/24x=2x2x2+1f'(x) = \frac{1}{2}(2x^2 + 1)^{-1/2} \cdot 4x = \frac{2x}{\sqrt{2x^2+1}}
1.4 A: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=sin(x2+1)f(x) = -\sin(x^2 + 1) の導関数は f(x)=cos(x2+1)2x=2xcos(x2+1)f'(x) = -\cos(x^2 + 1) \cdot 2x = -2x\cos(x^2+1)
1.4 B: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=cos2(2x)f(x) = \cos^2(2x) の導関数は f(x)=2cos(2x)(sin(2x))2=4cos(2x)sin(2x)=2sin(4x)f'(x) = 2\cos(2x) \cdot (-\sin(2x)) \cdot 2 = -4\cos(2x)\sin(2x) = -2\sin(4x)
1.4 C: 商の微分法を用いる。f(x)=sinx1+cosxf(x) = \frac{\sin x}{1 + \cos x} の導関数は f(x)=cosx(1+cosx)sinx(sinx)(1+cosx)2=cosx+cos2x+sin2x(1+cosx)2=cosx+1(1+cosx)2=11+cosxf'(x) = \frac{\cos x (1 + \cos x) - \sin x (-\sin x)}{(1 + \cos x)^2} = \frac{\cos x + \cos^2 x + \sin^2 x}{(1 + \cos x)^2} = \frac{\cos x + 1}{(1 + \cos x)^2} = \frac{1}{1 + \cos x}
1.5 A: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=log3x2+2x+1f(x) = \log|3x^2 + 2x + 1| の導関数は f(x)=6x+23x2+2x+1f'(x) = \frac{6x + 2}{3x^2 + 2x + 1}
1.5 B: 合成関数の微分法を用いる。f(x)=(2x+1)exf(x) = -(2x+1)e^x の導関数は f(x)=2ex(2x+1)ex=(2x+3)exf'(x) = -2e^x-(2x+1)e^x = -(2x+3)e^x
1.5 C: 商の微分法を用いる。f(x)=exex+exf(x) = \frac{e^x}{e^x + e^{-x}} の導関数は f(x)=ex(ex+ex)ex(exex)(ex+ex)2=e2x+1e2x+1(ex+ex)2=2(ex+ex)2f'(x) = \frac{e^x(e^x + e^{-x}) - e^x(e^x - e^{-x})}{(e^x + e^{-x})^2} = \frac{e^{2x} + 1 - e^{2x} + 1}{(e^x + e^{-x})^2} = \frac{2}{(e^x + e^{-x})^2}
1.6 f(x)=x6f(x) = x^6 の第4次導関数を求める。
f(x)=6x5f'(x) = 6x^5
f(x)=30x4f''(x) = 30x^4
f(x)=120x3f'''(x) = 120x^3
f(4)(x)=360x2f^{(4)}(x) = 360x^2
f(4)(1)=360(1)2=360f^{(4)}(1) = 360(1)^2 = 360

3. 最終的な答え

1.3 A: f(x)=5(3x2+2x+1)4(6x+2)f'(x) = 5(3x^2 + 2x + 1)^4 (6x + 2)
1.3 B: f(x)=2x2x2+1f'(x) = \frac{2x}{\sqrt{2x^2+1}}
1.4 A: f(x)=2xcos(x2+1)f'(x) = -2x\cos(x^2+1)
1.4 B: f(x)=2sin(4x)f'(x) = -2\sin(4x)
1.4 C: f(x)=11+cosxf'(x) = \frac{1}{1 + \cos x}
1.5 A: f(x)=6x+23x2+2x+1f'(x) = \frac{6x + 2}{3x^2 + 2x + 1}
1.5 B: f(x)=(2x+3)exf'(x) = -(2x+3)e^x
1.5 C: f(x)=2(ex+ex)2f'(x) = \frac{2}{(e^x + e^{-x})^2}
1.6: f(4)(1)=360f^{(4)}(1) = 360

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