与えられた関数 $y = f(x) = (1 + \log(2x))^3$ の微分を求める問題です。

解析学微分合成関数の微分対数関数
2025/4/11

1. 問題の内容

与えられた関数 y=f(x)=(1+log(2x))3y = f(x) = (1 + \log(2x))^3 の微分を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、合成関数の微分法(チェーンルール)を適用します。
y=u3y = u^3 であり、u=1+log(2x)u = 1 + \log(2x) と置くと、
dydx=dydududx\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx}
となります。
最初に dydu\frac{dy}{du} を求めます。
y=u3y = u^3 より、
dydu=3u2\frac{dy}{du} = 3u^2
次に dudx\frac{du}{dx} を求めます。
u=1+log(2x)u = 1 + \log(2x) より、
dudx=ddx(1+log(2x))\frac{du}{dx} = \frac{d}{dx} (1 + \log(2x))
ddx(1)=0\frac{d}{dx} (1) = 0 であり、ddx(log(2x))\frac{d}{dx} (\log(2x)) を求めます。
ここで、さらに合成関数の微分法を使います。v=2xv = 2x と置くと、log(2x)=log(v)\log(2x) = \log(v) であり、
ddx(log(2x))=ddv(log(v))dvdx\frac{d}{dx} (\log(2x)) = \frac{d}{dv} (\log(v)) \cdot \frac{dv}{dx}
ddv(log(v))=1v\frac{d}{dv} (\log(v)) = \frac{1}{v}
dvdx=ddx(2x)=2\frac{dv}{dx} = \frac{d}{dx} (2x) = 2
したがって、
ddx(log(2x))=1v2=12x2=1x\frac{d}{dx} (\log(2x)) = \frac{1}{v} \cdot 2 = \frac{1}{2x} \cdot 2 = \frac{1}{x}
よって、
dudx=0+1x=1x\frac{du}{dx} = 0 + \frac{1}{x} = \frac{1}{x}
dydx=dydududx=3u21x=3(1+log(2x))21x\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx} = 3u^2 \cdot \frac{1}{x} = 3(1 + \log(2x))^2 \cdot \frac{1}{x}
したがって、
dydx=3(1+log(2x))2x\frac{dy}{dx} = \frac{3(1 + \log(2x))^2}{x}

3. 最終的な答え

dydx=3(1+log(2x))2x\frac{dy}{dx} = \frac{3(1 + \log(2x))^2}{x}

「解析学」の関連問題

次の微分方程式を初期条件のもとで解きます。 (1) $y' = \sqrt{x}$, 初期条件: $x = 5, y = 5\sqrt{5}$ (2) $y' = e^{2x}$, 初期条件: $x ...

微分方程式初期条件積分
2025/5/31

関数 $y = \frac{6-3^x}{4^x-8}$ のグラフの漸近線をすべて求めよ。

関数のグラフ漸近線極限
2025/5/31

$\int \log_e(5+x) \, dx$ を計算します。

積分部分積分対数関数
2025/5/31

与えられた積分 $\int \frac{\tan x}{\cos x} dx$ を、$t = \cos x$ という変数変換を用いて計算する。

積分変数変換三角関数不定積分
2025/5/31

与えられた3つの関数について、漸近線を極限の計算を用いて求める問題です。 (1) $y = 3^{x-2} - 1$ (2) $y = \frac{2x+1}{x-2}$ (3) $y = \frac...

漸近線極限指数関数分数関数
2025/5/31

与えられた積分 $\int (2x+1)(x^2+x-5) dx$ を、$t = x^2 + x - 5$ と置換して計算します。

積分置換積分不定積分
2025/5/31

与えられた3つの極限を計算する問題です。 (1) $\lim_{x\to\infty} \frac{2-3x^2}{x^2+2x}$ (2) $\lim_{x\to\infty} \frac{x^2-...

極限関数の極限数列の極限不定形
2025/5/31

与えられた積分 $\int x\sqrt{x^2 + 4} \, dx$ を、$t = x^2 + 4$ という変数変換を用いて解きます。

積分変数変換不定積分
2025/5/31

$\log |\csc x|$ の微分を計算します。

微分三角関数対数関数合成関数の微分csc xcot x
2025/5/31

次の3つの極限値を求める問題です。 (1) $\lim_{x \to -1} (x-1)(x+2)(x-3)$ (2) $\lim_{x \to 3} \frac{x^2-3}{x-2}$ (3) $...

極限多項式関数代入法
2025/5/31