関数 $y = \frac{x^2 + 2}{\log x}$ の微分 $y'$ を求める問題です。ここで、$\log x$ は自然対数(底が $e$ の対数)を表します。

解析学微分導関数商の微分対数関数
2025/5/8

1. 問題の内容

関数 y=x2+2logxy = \frac{x^2 + 2}{\log x} の微分 yy' を求める問題です。ここで、logx\log x は自然対数(底が ee の対数)を表します。

2. 解き方の手順

この関数は、商の形をしているので、商の微分公式を使います。商の微分公式は、関数 u(x)u(x)v(x)v(x) に対して、
(u(x)v(x))=u(x)v(x)u(x)v(x)v(x)2\qquad \left(\frac{u(x)}{v(x)}\right)' = \frac{u'(x)v(x) - u(x)v'(x)}{v(x)^2}
で与えられます。
今回の問題では、u(x)=x2+2u(x) = x^2 + 2v(x)=logxv(x) = \log x と置きます。
それぞれの導関数を計算すると、
u(x)=2xu'(x) = 2x
v(x)=1xv'(x) = \frac{1}{x}
となります。これらの結果を商の微分公式に代入すると、
y=2xlogx(x2+2)1x(logx)2\qquad y' = \frac{2x \log x - (x^2 + 2) \frac{1}{x}}{(\log x)^2}
さらに、式を整理します。
y=2xlogxx2+2x(logx)2\qquad y' = \frac{2x \log x - \frac{x^2 + 2}{x}}{(\log x)^2}
y=2xlogxx2x(logx)2\qquad y' = \frac{2x \log x - x - \frac{2}{x}}{(\log x)^2}
y=2x2logxx22x(logx)2\qquad y' = \frac{\frac{2x^2 \log x - x^2 - 2}{x}}{(\log x)^2}
y=2x2logxx22x(logx)2\qquad y' = \frac{2x^2 \log x - x^2 - 2}{x(\log x)^2}

3. 最終的な答え

y=2x2logxx22x(logx)2y' = \frac{2x^2 \log x - x^2 - 2}{x (\log x)^2}

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