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

$0 \le \alpha < 2\pi$, $0 \le \beta < 2\pi$, $0 \le \gamma < 2\pi$ のとき、次の式を $\cos \alpha$, $\cos \be...

三角関数加法定理和積の公式三角関数の合成
2025/4/15

関数 $y = \frac{2^x + 2^{-x}}{2}$ の逆関数を求めよ。

逆関数指数関数対数関数代数
2025/4/15

与えられた関数の $x$ が無限大に近づくときの極限を求めます。 $$ \lim_{x \to \infty} \frac{\sqrt{x+3} - \sqrt{x}}{\sqrt{x+2} - \s...

極限関数の極限有理化
2025/4/15

与えられた関数 $y = x^4 - 2x^2 + 1$ について、以下の問いに答えます。 (1) $y$ の極大値と、極大値をとる $x$ の値をすべて求めます。 (2) $y$ の極小値と、極小値...

微分極値増減増減表関数のグラフ
2025/4/15

$\cos 2x = \frac{1 - \tan^2 x}{1 + \tan^2 x}$ を証明します。

三角関数恒等式2倍角の公式証明
2025/4/15

与えられた式 $\sin^2 x = \frac{\tan^2 x}{1 + \tan^2 x}$ が成り立つことを証明する。

三角関数恒等式証明
2025/4/15

与えられた式が正しいことを示す問題です。具体的には、$cos^2 x = \frac{1}{1 + tan^2 x}$ が成り立つことを示します。

三角関数恒等式証明
2025/4/15

自然対数の底 $e$ の定義式 $e = \lim_{n \to \infty} (1 + \frac{1}{n})^n$ を既知として、$\lim_{n \to \infty} (1 + \frac...

極限自然対数e数列
2025/4/14

$0 \le x < \pi$ のとき、関数 $y = 3\cos^2 x - \sqrt{3}\sin x \cos x + 1$ の最大値と最小値を求めよ。

三角関数最大値最小値三角関数の合成
2025/4/14

関数 $y = 3\cos^2 x - \sqrt{3} \sin x \cos x + 1$ について、$0 \le x < \pi$ の範囲における最大値と最小値を求める問題です。

三角関数最大値最小値三角関数の合成
2025/4/14