次の4つの関数を微分する問題です。 (i) $cos(sin^{-1}x)$ (ii) $e^{tan^{-1}(2x)}$ (iii) $log(log(logx))$ (iv) $(cosx)^{cosx}$

解析学微分合成関数の微分対数微分
2025/7/30

1. 問題の内容

次の4つの関数を微分する問題です。
(i) cos(sin1x)cos(sin^{-1}x)
(ii) etan1(2x)e^{tan^{-1}(2x)}
(iii) log(log(logx))log(log(logx))
(iv) (cosx)cosx(cosx)^{cosx}

2. 解き方の手順

(i) y=cos(sin1x)y = cos(sin^{-1}x)
sin1x=tsin^{-1}x = tと置くと、x=sintx = sint
y=cost=1sin2t=1x2y = cost = \sqrt{1-sin^2t} = \sqrt{1-x^2}
dydx=121x2×(2x)=x1x2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{2\sqrt{1-x^2}} \times (-2x) = \frac{-x}{\sqrt{1-x^2}}
(ii) y=etan1(2x)y = e^{tan^{-1}(2x)}
dydx=etan1(2x)×ddx(tan1(2x))\frac{dy}{dx} = e^{tan^{-1}(2x)} \times \frac{d}{dx} (tan^{-1}(2x))
ddx(tan1(2x))=11+(2x)2×2=21+4x2\frac{d}{dx} (tan^{-1}(2x)) = \frac{1}{1+(2x)^2} \times 2 = \frac{2}{1+4x^2}
dydx=etan1(2x)×21+4x2=2etan1(2x)1+4x2\frac{dy}{dx} = e^{tan^{-1}(2x)} \times \frac{2}{1+4x^2} = \frac{2e^{tan^{-1}(2x)}}{1+4x^2}
(iii) y=log(log(logx))y = log(log(logx))
dydx=1log(logx)×ddx(log(logx))\frac{dy}{dx} = \frac{1}{log(logx)} \times \frac{d}{dx} (log(logx))
ddx(log(logx))=1logx×1x=1xlogx\frac{d}{dx} (log(logx)) = \frac{1}{logx} \times \frac{1}{x} = \frac{1}{xlogx}
dydx=1log(logx)×1xlogx=1xlogxlog(logx)\frac{dy}{dx} = \frac{1}{log(logx)} \times \frac{1}{xlogx} = \frac{1}{xlogxlog(logx)}
(iv) y=(cosx)cosxy = (cosx)^{cosx}
両辺の対数をとると、
logy=cosxlog(cosx)logy = cosxlog(cosx)
両辺をxで微分すると、
1ydydx=sinxlog(cosx)+cosx×sinxcosx=sinxlog(cosx)sinx=sinx(log(cosx)+1)\frac{1}{y} \frac{dy}{dx} = -sinxlog(cosx) + cosx \times \frac{-sinx}{cosx} = -sinxlog(cosx) - sinx = -sinx(log(cosx)+1)
dydx=y×(sinx(log(cosx)+1))=(cosx)cosx(sinx(log(cosx)+1))=(cosx)cosxsinx(log(cosx)+1)\frac{dy}{dx} = y \times (-sinx(log(cosx)+1)) = (cosx)^{cosx} (-sinx(log(cosx)+1)) = -(cosx)^{cosx} sinx(log(cosx)+1)

3. 最終的な答え

(i) dydx=x1x2\frac{dy}{dx} = \frac{-x}{\sqrt{1-x^2}}
(ii) dydx=2etan1(2x)1+4x2\frac{dy}{dx} = \frac{2e^{tan^{-1}(2x)}}{1+4x^2}
(iii) dydx=1xlogxlog(logx)\frac{dy}{dx} = \frac{1}{xlogxlog(logx)}
(iv) dydx=(cosx)cosxsinx(log(cosx)+1)\frac{dy}{dx} = -(cosx)^{cosx} sinx(log(cosx)+1)

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