次の関数を微分する問題です。 (1) $y = \sin^3(4x)$ (2) $y = \frac{1}{\cos x}$ (3) $y = \sqrt{\tan x}$ (4) $y = e^{-3x} \sin(2x)$ (5) $y = \log |1-x^2|$ (6) $y = \log |\tan x|$ (7) $y = \frac{1}{\log(x^2+1)}$ (8) $y = \frac{\log(1-x^2)}{e^{2x}}$

解析学微分合成関数の微分積の微分商の微分三角関数対数関数指数関数
2025/7/23

1. 問題の内容

次の関数を微分する問題です。
(1) y=sin3(4x)y = \sin^3(4x)
(2) y=1cosxy = \frac{1}{\cos x}
(3) y=tanxy = \sqrt{\tan x}
(4) y=e3xsin(2x)y = e^{-3x} \sin(2x)
(5) y=log1x2y = \log |1-x^2|
(6) y=logtanxy = \log |\tan x|
(7) y=1log(x2+1)y = \frac{1}{\log(x^2+1)}
(8) y=log(1x2)e2xy = \frac{\log(1-x^2)}{e^{2x}}

2. 解き方の手順

各問題について、微分を計算する手順を説明します。
(1) y=sin3(4x)y = \sin^3(4x)
連鎖律を使います。
y=3sin2(4x)(sin(4x))=3sin2(4x)cos(4x)(4x)=3sin2(4x)cos(4x)4=12sin2(4x)cos(4x)y' = 3 \sin^2(4x) \cdot (\sin(4x))' = 3 \sin^2(4x) \cdot \cos(4x) \cdot (4x)' = 3 \sin^2(4x) \cdot \cos(4x) \cdot 4 = 12 \sin^2(4x) \cos(4x)
(2) y=1cosx=(cosx)1y = \frac{1}{\cos x} = (\cos x)^{-1}
y=1(cosx)2(sinx)=sinxcos2x=sinxcosx1cosx=tanxsecxy' = -1 (\cos x)^{-2} \cdot (-\sin x) = \frac{\sin x}{\cos^2 x} = \frac{\sin x}{\cos x} \cdot \frac{1}{\cos x} = \tan x \sec x
(3) y=tanx=(tanx)1/2y = \sqrt{\tan x} = (\tan x)^{1/2}
y=12(tanx)1/2(tanx)=12(tanx)1/2sec2x=sec2x2tanxy' = \frac{1}{2} (\tan x)^{-1/2} \cdot (\tan x)' = \frac{1}{2} (\tan x)^{-1/2} \cdot \sec^2 x = \frac{\sec^2 x}{2 \sqrt{\tan x}}
(4) y=e3xsin(2x)y = e^{-3x} \sin(2x)
積の微分法を使います。
y=(e3x)sin(2x)+e3x(sin(2x))=3e3xsin(2x)+e3x(2cos(2x))=e3x(2cos(2x)3sin(2x))y' = (e^{-3x})' \sin(2x) + e^{-3x} (\sin(2x))' = -3e^{-3x} \sin(2x) + e^{-3x} (2 \cos(2x)) = e^{-3x} (2 \cos(2x) - 3 \sin(2x))
(5) y=log1x2y = \log |1-x^2|
y=11x2(1x2)=2x1x2=2xx21y' = \frac{1}{1-x^2} \cdot (1-x^2)' = \frac{-2x}{1-x^2} = \frac{2x}{x^2-1}
(6) y=logtanxy = \log |\tan x|
y=1tanx(tanx)=1tanxsec2x=cosxsinx1cos2x=1sinxcosx=22sinxcosx=2sin(2x)=2csc(2x)y' = \frac{1}{\tan x} \cdot (\tan x)' = \frac{1}{\tan x} \cdot \sec^2 x = \frac{\cos x}{\sin x} \cdot \frac{1}{\cos^2 x} = \frac{1}{\sin x \cos x} = \frac{2}{2 \sin x \cos x} = \frac{2}{\sin(2x)} = 2 \csc(2x)
(7) y=1log(x2+1)=(log(x2+1))1y = \frac{1}{\log(x^2+1)} = (\log(x^2+1))^{-1}
y=1(log(x2+1))2(log(x2+1))=1(log(x2+1))21x2+1(x2+1)=1(log(x2+1))21x2+12x=2x(x2+1)(log(x2+1))2y' = -1 (\log(x^2+1))^{-2} \cdot (\log(x^2+1))' = - \frac{1}{(\log(x^2+1))^2} \cdot \frac{1}{x^2+1} \cdot (x^2+1)' = - \frac{1}{(\log(x^2+1))^2} \cdot \frac{1}{x^2+1} \cdot 2x = - \frac{2x}{(x^2+1) (\log(x^2+1))^2}
(8) y=log(1x2)e2xy = \frac{\log(1-x^2)}{e^{2x}}
商の微分法を使います。
y=(log(1x2))e2xlog(1x2)(e2x)(e2x)2=2x1x2e2xlog(1x2)2e2xe4x=e2x(2x1x22log(1x2))e4x=2x1x22log(1x2)e2x=2x2(1x2)log(1x2)(1x2)e2xy' = \frac{(\log(1-x^2))' e^{2x} - \log(1-x^2) (e^{2x})'}{(e^{2x})^2} = \frac{\frac{-2x}{1-x^2} e^{2x} - \log(1-x^2) \cdot 2 e^{2x}}{e^{4x}} = \frac{e^{2x} (\frac{-2x}{1-x^2} - 2 \log(1-x^2))}{e^{4x}} = \frac{\frac{-2x}{1-x^2} - 2 \log(1-x^2)}{e^{2x}} = \frac{-2x - 2(1-x^2) \log(1-x^2)}{(1-x^2) e^{2x}}

3. 最終的な答え

(1) y=12sin2(4x)cos(4x)y' = 12 \sin^2(4x) \cos(4x)
(2) y=tanxsecxy' = \tan x \sec x
(3) y=sec2x2tanxy' = \frac{\sec^2 x}{2 \sqrt{\tan x}}
(4) y=e3x(2cos(2x)3sin(2x))y' = e^{-3x} (2 \cos(2x) - 3 \sin(2x))
(5) y=2xx21y' = \frac{2x}{x^2-1}
(6) y=2csc(2x)y' = 2 \csc(2x)
(7) y=2x(x2+1)(log(x2+1))2y' = - \frac{2x}{(x^2+1) (\log(x^2+1))^2}
(8) y=2x2(1x2)log(1x2)(1x2)e2xy' = \frac{-2x - 2(1-x^2) \log(1-x^2)}{(1-x^2) e^{2x}}

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