次の関数を微分せよ。 1) $3^x$ 2) $\frac{1}{\sqrt[5]{3x+1}}$ 3) $x^2 e^{-x}$ 4) $\sqrt{x^2+1}$ 5) $\log(x+\sqrt{x^2+1})$

解析学微分指数関数対数関数合成関数
2025/7/10

1. 問題の内容

次の関数を微分せよ。
1) 3x3^x
2) 13x+15\frac{1}{\sqrt[5]{3x+1}}
3) x2exx^2 e^{-x}
4) x2+1\sqrt{x^2+1}
5) log(x+x2+1)\log(x+\sqrt{x^2+1})

2. 解き方の手順

1) 3x3^x の微分
y=3xy = 3^x
y=3xlog3y' = 3^x \log 3
2) 13x+15\frac{1}{\sqrt[5]{3x+1}} の微分
y=13x+15=(3x+1)15y = \frac{1}{\sqrt[5]{3x+1}} = (3x+1)^{-\frac{1}{5}}
y=15(3x+1)653=35(3x+1)65=35(3x+1)65y' = -\frac{1}{5} (3x+1)^{-\frac{6}{5}} \cdot 3 = -\frac{3}{5} (3x+1)^{-\frac{6}{5}} = -\frac{3}{5\sqrt[5]{(3x+1)^6}}
3) x2exx^2 e^{-x} の微分
y=x2exy = x^2 e^{-x}
y=(x2)ex+x2(ex)=2xex+x2(ex)=2xexx2ex=ex(2xx2)y' = (x^2)' e^{-x} + x^2 (e^{-x})' = 2x e^{-x} + x^2 (-e^{-x}) = 2x e^{-x} - x^2 e^{-x} = e^{-x}(2x-x^2)
4) x2+1\sqrt{x^2+1} の微分
y=x2+1=(x2+1)12y = \sqrt{x^2+1} = (x^2+1)^{\frac{1}{2}}
y=12(x2+1)12(x2+1)=12(x2+1)122x=xx2+1y' = \frac{1}{2} (x^2+1)^{-\frac{1}{2}} \cdot (x^2+1)' = \frac{1}{2} (x^2+1)^{-\frac{1}{2}} \cdot 2x = \frac{x}{\sqrt{x^2+1}}
5) log(x+x2+1)\log(x+\sqrt{x^2+1}) の微分
y=log(x+x2+1)y = \log(x+\sqrt{x^2+1})
y=1x+x2+1(x+x2+1)=1x+x2+1(1+12(x2+1)122x)y' = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+1}} \cdot (x+\sqrt{x^2+1})' = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+1}} \cdot (1 + \frac{1}{2}(x^2+1)^{-\frac{1}{2}} \cdot 2x)
y=1x+x2+1(1+xx2+1)=1x+x2+1(x2+1+xx2+1)y' = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+1}} \cdot (1 + \frac{x}{\sqrt{x^2+1}}) = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+1}} \cdot (\frac{\sqrt{x^2+1}+x}{\sqrt{x^2+1}})
y=1x2+1y' = \frac{1}{\sqrt{x^2+1}}

3. 最終的な答え

1) 3xlog33^x \log 3
2) 35(3x+1)65-\frac{3}{5\sqrt[5]{(3x+1)^6}}
3) ex(2xx2)e^{-x}(2x-x^2)
4) xx2+1\frac{x}{\sqrt{x^2+1}}
5) 1x2+1\frac{1}{\sqrt{x^2+1}}

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