与えられた関数 $f(x) = \log(\log(x^2))$ の導関数 $f'(x)$ を求めます。ここで、対数は自然対数(底が $e$)とします。

解析学導関数対数関数連鎖律微分
2025/7/25
はい、承知いたしました。与えられた問題について、以下の形式で回答します。

1. 問題の内容

与えられた関数 f(x)=log(log(x2))f(x) = \log(\log(x^2)) の導関数 f(x)f'(x) を求めます。ここで、対数は自然対数(底が ee)とします。

2. 解き方の手順

連鎖律(Chain Rule)を繰り返し適用して導関数を求めます。連鎖律とは、合成関数 f(g(x))f(g(x)) の導関数が f(g(x))g(x)f'(g(x)) \cdot g'(x) で与えられるというものです。
まず、外側の log\log の微分を考えます。
ddxlog(u)=1ududx\frac{d}{dx} \log(u) = \frac{1}{u} \frac{du}{dx} を用いると、
ddxlog(log(x2))=1log(x2)ddxlog(x2)\frac{d}{dx} \log(\log(x^2)) = \frac{1}{\log(x^2)} \cdot \frac{d}{dx} \log(x^2)
次に、ddxlog(x2)\frac{d}{dx} \log(x^2) を計算します。
再び ddxlog(u)=1ududx\frac{d}{dx} \log(u) = \frac{1}{u} \frac{du}{dx} を用いると、
ddxlog(x2)=1x2ddxx2\frac{d}{dx} \log(x^2) = \frac{1}{x^2} \cdot \frac{d}{dx} x^2
さらに、ddxx2=2x\frac{d}{dx} x^2 = 2x なので、
ddxlog(x2)=1x22x=2x\frac{d}{dx} \log(x^2) = \frac{1}{x^2} \cdot 2x = \frac{2}{x}
したがって、
ddxlog(log(x2))=1log(x2)2x=2xlog(x2)\frac{d}{dx} \log(\log(x^2)) = \frac{1}{\log(x^2)} \cdot \frac{2}{x} = \frac{2}{x \log(x^2)}
対数の性質 log(xa)=alog(x)\log(x^a) = a \log(x) を用いると、log(x2)=2log(x)\log(x^2) = 2 \log(x) なので、
ddxlog(log(x2))=2x2log(x)=1xlog(x)\frac{d}{dx} \log(\log(x^2)) = \frac{2}{x \cdot 2 \log(x)} = \frac{1}{x \log(x)}

3. 最終的な答え

1xlog(x)\frac{1}{x \log(x)}

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