与えられた関数 $y = \sqrt{x^4 + 2x^2 + 2}$ の導関数を求める問題です。

解析学微分導関数合成関数の微分ルート関数
2025/7/17

1. 問題の内容

与えられた関数 y=x4+2x2+2y = \sqrt{x^4 + 2x^2 + 2} の導関数を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、関数を y=(x4+2x2+2)12y = (x^4 + 2x^2 + 2)^{\frac{1}{2}} と書き換えます。
次に、合成関数の微分法(チェーンルール)を用いて導関数を求めます。
yyu=x4+2x2+2u = x^4 + 2x^2 + 2とすると、y=u12y = u^{\frac{1}{2}}なので、
dydx=dydududx\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx} となります。
dydu=12u12=12(x4+2x2+2)12\frac{dy}{du} = \frac{1}{2}u^{-\frac{1}{2}} = \frac{1}{2}(x^4 + 2x^2 + 2)^{-\frac{1}{2}}
dudx=4x3+4x\frac{du}{dx} = 4x^3 + 4x
したがって、
dydx=12(x4+2x2+2)12(4x3+4x)\frac{dy}{dx} = \frac{1}{2}(x^4 + 2x^2 + 2)^{-\frac{1}{2}} \cdot (4x^3 + 4x)
dydx=4x3+4x2x4+2x2+2\frac{dy}{dx} = \frac{4x^3 + 4x}{2\sqrt{x^4 + 2x^2 + 2}}
dydx=2x3+2xx4+2x2+2\frac{dy}{dx} = \frac{2x^3 + 2x}{\sqrt{x^4 + 2x^2 + 2}}
dydx=2x(x2+1)x4+2x2+2\frac{dy}{dx} = \frac{2x(x^2 + 1)}{\sqrt{x^4 + 2x^2 + 2}}

3. 最終的な答え

dydx=2x(x2+1)x4+2x2+2\frac{dy}{dx} = \frac{2x(x^2 + 1)}{\sqrt{x^4 + 2x^2 + 2}}

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