はい、承知いたしました。問題文を読み解き、各問題の解き方と答えをまとめます。

解析学逆三角関数微分極限三角関数
2025/7/31
はい、承知いたしました。問題文を読み解き、各問題の解き方と答えをまとめます。

1. 問題の内容

3. 逆三角関数の値を求める問題

(1) sin1(12) \sin^{-1}(\frac{1}{2})
(2) sin1(12) \sin^{-1}(-\frac{1}{2})
(3) sin1(1) \sin^{-1}(1)
(4) cos1(0) \cos^{-1}(0)
(5) cos1(1) \cos^{-1}(1)
(6) cos1(12) \cos^{-1}(\frac{1}{\sqrt{2}})
(7) tan1(13) \tan^{-1}(\frac{1}{\sqrt{3}})
(8) tan1(1) \tan^{-1}(-1)
(9) tan1() \tan^{-1}(\infty)

4. 関数を微分する問題

(1) cos(4x) \cos(4x)
(2) xsinx x\sin x
(3) sinxcosx \sin x\cos x
(4) cos(sinx) \cos(\sin x)
(5) 1sinx \frac{1}{\sin x}
(6) 1tanx \frac{1}{\tan x}

5. 関数を微分する問題

(1) tan1(x1x+1) \tan^{-1}(\frac{x-1}{x+1})
(2) sin1(ex2) \sin^{-1}(e^{-x^2})
(3) tan1(ex+ex) \tan^{-1}(e^x+e^{-x})

6. 極限を求める問題

(1) limx0sinxsin2x \lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{\sin 2x}
(2) limx0tanxx \lim_{x\to 0} \frac{\tan x}{x}
(3) limx0xsin1x \lim_{x\to 0} \frac{x}{\sin^{-1} x}

7. 解き方の手順と答え

8. 逆三角関数の値を求める

(1) sin1(12)=π6 \sin^{-1}(\frac{1}{2}) = \frac{\pi}{6}
sin(π6)=12 \sin(\frac{\pi}{6})=\frac{1}{2}
(2) sin1(12)=π6 \sin^{-1}(-\frac{1}{2}) = -\frac{\pi}{6}
sin(π6)=12 \sin(-\frac{\pi}{6})=-\frac{1}{2}
(3) sin1(1)=π2 \sin^{-1}(1) = \frac{\pi}{2}
sin(π2)=1 \sin(\frac{\pi}{2})=1
(4) cos1(0)=π2 \cos^{-1}(0) = \frac{\pi}{2}
cos(π2)=0 \cos(\frac{\pi}{2})=0
(5) cos1(1)=0 \cos^{-1}(1) = 0
cos(0)=1 \cos(0)=1
(6) cos1(12)=π4 \cos^{-1}(\frac{1}{\sqrt{2}}) = \frac{\pi}{4}
cos(π4)=12 \cos(\frac{\pi}{4})=\frac{1}{\sqrt{2}}
(7) tan1(13)=π6 \tan^{-1}(\frac{1}{\sqrt{3}}) = \frac{\pi}{6}
tan(π6)=13 \tan(\frac{\pi}{6})=\frac{1}{\sqrt{3}}
(8) tan1(1)=π4 \tan^{-1}(-1) = -\frac{\pi}{4}
tan(π4)=1 \tan(-\frac{\pi}{4})=-1
(9) tan1()=π2 \tan^{-1}(\infty) = \frac{\pi}{2}
limxπ2tan(x)= \lim_{x \to \frac{\pi}{2}} \tan(x)=\infty

9. 関数の微分

(1) (cos(4x))=4sin(4x) (\cos(4x))' = -4\sin(4x)
(2) (xsinx)=sinx+xcosx (x\sin x)' = \sin x + x\cos x
(3) (sinxcosx)=cos2xsin2x=cos2x (\sin x\cos x)' = \cos^2 x - \sin^2 x = \cos 2x
(4) (cos(sinx))=sin(sinx)cosx (\cos(\sin x))' = -\sin(\sin x) \cdot \cos x
(5) (1sinx)=(cscx)=cscxcotx=cosxsin2x (\frac{1}{\sin x})' = (\csc x)' = -\csc x \cot x = -\frac{\cos x}{\sin^2 x}
(6) (1tanx)=(cotx)=csc2x=1sin2x (\frac{1}{\tan x})' = (\cot x)' = -\csc^2 x = -\frac{1}{\sin^2 x}
1

0. 関数の微分

(1) (tan1(x1x+1))=11+(x1x+1)2(x+1)(x1)(x+1)2=11+(x1)2(x+1)22(x+1)2=2(x+1)2+(x1)2=22x2+2=1x2+1 (\tan^{-1}(\frac{x-1}{x+1}))' = \frac{1}{1+(\frac{x-1}{x+1})^2} \cdot \frac{(x+1)-(x-1)}{(x+1)^2} = \frac{1}{1+\frac{(x-1)^2}{(x+1)^2}}\cdot \frac{2}{(x+1)^2}=\frac{2}{(x+1)^2 + (x-1)^2}=\frac{2}{2x^2 + 2} = \frac{1}{x^2+1}
(2) (sin1(ex2))=11(ex2)2(2xex2)=2xex21e2x2 (\sin^{-1}(e^{-x^2}))' = \frac{1}{\sqrt{1-(e^{-x^2})^2}} \cdot (-2xe^{-x^2}) = \frac{-2xe^{-x^2}}{\sqrt{1-e^{-2x^2}}}
(3) (tan1(ex+ex))=11+(ex+ex)2(exex)=exex1+(ex+ex)2 (\tan^{-1}(e^x+e^{-x}))' = \frac{1}{1+(e^x+e^{-x})^2} \cdot (e^x-e^{-x}) = \frac{e^x-e^{-x}}{1+(e^x+e^{-x})^2}
1

1. 極限

(1) limx0sinxsin2x=limx0sinx2sinxcosx=limx012cosx=12cos0=12 \lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{\sin 2x} = \lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{2\sin x \cos x} = \lim_{x\to 0} \frac{1}{2\cos x} = \frac{1}{2\cos 0} = \frac{1}{2}
(2) limx0tanxx=limx0sinxxcosx=limx0sinxxlimx01cosx=11=1 \lim_{x\to 0} \frac{\tan x}{x} = \lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{x\cos x} = \lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{x} \cdot \lim_{x\to 0} \frac{1}{\cos x} = 1 \cdot 1 = 1
(3) limx0xsin1x=1 \lim_{x\to 0} \frac{x}{\sin^{-1} x} = 1 ( y=sin1xy=\sin^{-1} xとおくと、x=sinyx=\sin yx0x \to 0のとき、y0y \to 0。 よってlimx0xsin1x=limy0sinyy=1 \lim_{x\to 0} \frac{x}{\sin^{-1} x}=\lim_{y\to 0} \frac{\sin y}{y} = 1)
1

2. 最終的な答え

3. (1) $ \frac{\pi}{6} $

(2) π6 -\frac{\pi}{6}
(3) π2 \frac{\pi}{2}
(4) π2 \frac{\pi}{2}
(5) 0 0
(6) π4 \frac{\pi}{4}
(7) π6 \frac{\pi}{6}
(8) π4 -\frac{\pi}{4}
(9) π2 \frac{\pi}{2}

4. (1) $ -4\sin(4x) $

(2) sinx+xcosx \sin x + x\cos x
(3) cos2x \cos 2x
(4) sin(sinx)cosx -\sin(\sin x) \cdot \cos x
(5) cosxsin2x -\frac{\cos x}{\sin^2 x}
(6) 1sin2x -\frac{1}{\sin^2 x}

5. (1) $ \frac{1}{x^2+1} $

(2) 2xex21e2x2 \frac{-2xe^{-x^2}}{\sqrt{1-e^{-2x^2}}}
(3) exex1+(ex+ex)2 \frac{e^x-e^{-x}}{1+(e^x+e^{-x})^2}

6. (1) $ \frac{1}{2} $

(2) 1 1
(3) 1 1

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