与えられた2つの関数について、それぞれの導関数 $f'(x)$ を求める問題です。 (1) $f(x) = \frac{2}{3}x^3 + \frac{1}{2}x - 1$ (2) $f(x) = (3x + 2)^4$

解析学微分導関数合成関数の微分チェーンルール
2025/4/17

1. 問題の内容

与えられた2つの関数について、それぞれの導関数 f(x)f'(x) を求める問題です。
(1) f(x)=23x3+12x1f(x) = \frac{2}{3}x^3 + \frac{1}{2}x - 1
(2) f(x)=(3x+2)4f(x) = (3x + 2)^4

2. 解き方の手順

(1) f(x)=23x3+12x1f(x) = \frac{2}{3}x^3 + \frac{1}{2}x - 1 の導関数を求めるには、各項を微分します。
定数項の微分は0です。 xnx^n の微分は nxn1nx^{n-1} であることを用います。
ddx(23x3)=233x2=2x2\frac{d}{dx}(\frac{2}{3}x^3) = \frac{2}{3} \cdot 3x^2 = 2x^2
ddx(12x)=12\frac{d}{dx}(\frac{1}{2}x) = \frac{1}{2}
ddx(1)=0\frac{d}{dx}(-1) = 0
したがって、f(x)=2x2+12f'(x) = 2x^2 + \frac{1}{2}
(2) f(x)=(3x+2)4f(x) = (3x + 2)^4 の導関数を求めるには、合成関数の微分(チェーンルール)を用います。
u=3x+2u = 3x + 2 とすると、f(x)=u4f(x) = u^4 となります。
dfdx=dfdududx\frac{df}{dx} = \frac{df}{du} \cdot \frac{du}{dx}
dfdu=4u3=4(3x+2)3\frac{df}{du} = 4u^3 = 4(3x + 2)^3
dudx=ddx(3x+2)=3\frac{du}{dx} = \frac{d}{dx}(3x + 2) = 3
したがって、f(x)=4(3x+2)33=12(3x+2)3f'(x) = 4(3x + 2)^3 \cdot 3 = 12(3x + 2)^3

3. 最終的な答え

(1) f(x)=2x2+12f'(x) = 2x^2 + \frac{1}{2}
(2) f(x)=12(3x+2)3f'(x) = 12(3x + 2)^3

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