与えられた関数 $y$ を、積の微分公式を用いて微分する問題です。 (1) $y = (4x+3)(5x-2)$ (2) $y = (x^3+1)(x^2+x+1)$ (3) $y = (\frac{1}{x}-2)(x+\frac{3}{x})$ (4) $y = (\sqrt{x}^3 - 1)(\frac{1}{\sqrt{x}}+2)$

解析学微分積の微分公式関数の微分
2025/5/7

1. 問題の内容

与えられた関数 yy を、積の微分公式を用いて微分する問題です。
(1) y=(4x+3)(5x2)y = (4x+3)(5x-2)
(2) y=(x3+1)(x2+x+1)y = (x^3+1)(x^2+x+1)
(3) y=(1x2)(x+3x)y = (\frac{1}{x}-2)(x+\frac{3}{x})
(4) y=(x31)(1x+2)y = (\sqrt{x}^3 - 1)(\frac{1}{\sqrt{x}}+2)

2. 解き方の手順

積の微分公式: (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv' を用います。
(1) y=(4x+3)(5x2)y = (4x+3)(5x-2)
u=4x+3u = 4x+3, v=5x2v = 5x-2 とすると、u=4u' = 4, v=5v' = 5
y=uv+uv=4(5x2)+(4x+3)5=20x8+20x+15=40x+7y' = u'v + uv' = 4(5x-2) + (4x+3)5 = 20x - 8 + 20x + 15 = 40x + 7
(2) y=(x3+1)(x2+x+1)y = (x^3+1)(x^2+x+1)
u=x3+1u = x^3+1, v=x2+x+1v = x^2+x+1 とすると、u=3x2u' = 3x^2, v=2x+1v' = 2x+1
y=uv+uv=3x2(x2+x+1)+(x3+1)(2x+1)=3x4+3x3+3x2+2x4+x3+2x+1=5x4+4x3+3x2+2x+1y' = u'v + uv' = 3x^2(x^2+x+1) + (x^3+1)(2x+1) = 3x^4 + 3x^3 + 3x^2 + 2x^4 + x^3 + 2x + 1 = 5x^4 + 4x^3 + 3x^2 + 2x + 1
(3) y=(1x2)(x+3x)=(x12)(x+3x1)y = (\frac{1}{x}-2)(x+\frac{3}{x}) = (x^{-1}-2)(x+3x^{-1})
u=x12u = x^{-1}-2, v=x+3x1v = x+3x^{-1} とすると、u=x2=1x2u' = -x^{-2} = -\frac{1}{x^2}, v=13x2=13x2v' = 1-3x^{-2} = 1-\frac{3}{x^2}
y=uv+uv=1x2(x+3x)+(1x2)(13x2)=1x3x3+1x3x32+6x2=2+6x26x3y' = u'v + uv' = -\frac{1}{x^2}(x+\frac{3}{x}) + (\frac{1}{x}-2)(1-\frac{3}{x^2}) = -\frac{1}{x} - \frac{3}{x^3} + \frac{1}{x} - \frac{3}{x^3} - 2 + \frac{6}{x^2} = -2 + \frac{6}{x^2} - \frac{6}{x^3}
y=2+6x26x3y' = -2 + \frac{6}{x^2} - \frac{6}{x^3}
(4) y=(x31)(1x+2)=(x3/21)(x1/2+2)y = (\sqrt{x}^3 - 1)(\frac{1}{\sqrt{x}}+2) = (x^{3/2}-1)(x^{-1/2}+2)
u=x3/21u = x^{3/2}-1, v=x1/2+2v = x^{-1/2}+2 とすると、u=32x1/2u' = \frac{3}{2}x^{1/2}, v=12x3/2v' = -\frac{1}{2}x^{-3/2}
y=uv+uv=32x1/2(x1/2+2)+(x3/21)(12x3/2)=32+3x1/212+12x3/2=1+3x+12xxy' = u'v + uv' = \frac{3}{2}x^{1/2}(x^{-1/2}+2) + (x^{3/2}-1)(-\frac{1}{2}x^{-3/2}) = \frac{3}{2} + 3x^{1/2} - \frac{1}{2} + \frac{1}{2}x^{-3/2} = 1 + 3\sqrt{x} + \frac{1}{2x\sqrt{x}}

3. 最終的な答え

(1) y=40x+7y' = 40x + 7
(2) y=5x4+4x3+3x2+2x+1y' = 5x^4 + 4x^3 + 3x^2 + 2x + 1
(3) y=2+6x26x3y' = -2 + \frac{6}{x^2} - \frac{6}{x^3}
(4) y=1+3x+12xxy' = 1 + 3\sqrt{x} + \frac{1}{2x\sqrt{x}}

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