与えられた12個の関数を微分する問題です。これらの関数は、逆三角関数($\sin^{-1} x$, $\cos^{-1} x$, $\tan^{-1} x$)を含んでいます。

解析学微分逆三角関数合成関数の微分
2025/5/11

1. 問題の内容

与えられた12個の関数を微分する問題です。これらの関数は、逆三角関数(sin1x\sin^{-1} x, cos1x\cos^{-1} x, tan1x\tan^{-1} x)を含んでいます。

2. 解き方の手順

各関数の微分を以下に示します。
(1) y=sin1(3x)y = \sin^{-1}(3x)
dydx=11(3x)23=319x2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\sqrt{1 - (3x)^2}} \cdot 3 = \frac{3}{\sqrt{1 - 9x^2}}
(2) y=sin1(ax)y = \sin^{-1}(ax) (aは定数)
dydx=11(ax)2a=a1a2x2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\sqrt{1 - (ax)^2}} \cdot a = \frac{a}{\sqrt{1 - a^2x^2}}
(3) y=cos1(3x)y = \cos^{-1}(3x)
dydx=11(3x)23=319x2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1 - (3x)^2}} \cdot 3 = -\frac{3}{\sqrt{1 - 9x^2}}
(4) y=cos1(ax)y = \cos^{-1}(ax) (aは定数)
dydx=11(ax)2a=a1a2x2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1 - (ax)^2}} \cdot a = -\frac{a}{\sqrt{1 - a^2x^2}}
(5) y=tan1(3x)y = \tan^{-1}(3x)
dydx=11+(3x)23=31+9x2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + (3x)^2} \cdot 3 = \frac{3}{1 + 9x^2}
(6) y=tan1(ax)y = \tan^{-1}(ax) (aは定数)
dydx=11+(ax)2a=a1+a2x2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + (ax)^2} \cdot a = \frac{a}{1 + a^2x^2}
(7) y=sin1(1x)y = \sin^{-1}(\frac{1}{x})
dydx=11(1x)2(1x2)=111x2(1x2)=1x21x2(1x2)=xx21(1x2)=1x2xx21=1xxx21\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\sqrt{1 - (\frac{1}{x})^2}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{1}{x^2}}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{1}{\sqrt{\frac{x^2 - 1}{x^2}}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{|x|}{\sqrt{x^2 - 1}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = -\frac{1}{x^2} \frac{|x|}{\sqrt{x^2-1}} = -\frac{1}{x|x|\sqrt{x^2-1}}
(8) y=tan1(1x)y = \tan^{-1}(\frac{1}{x})
dydx=11+(1x)2(1x2)=11+1x2(1x2)=1x2+1x2(1x2)=x2x2+1(1x2)=1x2+1\frac{dy}{dx} = \frac{1}{1 + (\frac{1}{x})^2} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{1}{1 + \frac{1}{x^2}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{1}{\frac{x^2 + 1}{x^2}} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = \frac{x^2}{x^2 + 1} \cdot (-\frac{1}{x^2}) = -\frac{1}{x^2 + 1}
(9) y=1sin1(x)y = \frac{1}{\sin^{-1}(x)}
dydx=1(sin1(x))211x2=1(sin1(x))21x2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{(\sin^{-1}(x))^2} \cdot \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} = -\frac{1}{(\sin^{-1}(x))^2 \sqrt{1 - x^2}}
(10) y=1tan1(x)y = \frac{1}{\tan^{-1}(x)}
dydx=1(tan1(x))211+x2=1(1+x2)(tan1(x))2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{(\tan^{-1}(x))^2} \cdot \frac{1}{1 + x^2} = -\frac{1}{(1 + x^2)(\tan^{-1}(x))^2}
(11) y=(sin1(x))2y = (\sin^{-1}(x))^2
dydx=2sin1(x)11x2=2sin1(x)1x2\frac{dy}{dx} = 2\sin^{-1}(x) \cdot \frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} = \frac{2\sin^{-1}(x)}{\sqrt{1 - x^2}}
(12) y=(tan1(x))2y = (\tan^{-1}(x))^2
dydx=2tan1(x)11+x2=2tan1(x)1+x2\frac{dy}{dx} = 2\tan^{-1}(x) \cdot \frac{1}{1 + x^2} = \frac{2\tan^{-1}(x)}{1 + x^2}

3. 最終的な答え

(1) 319x2\frac{3}{\sqrt{1 - 9x^2}}
(2) a1a2x2\frac{a}{\sqrt{1 - a^2x^2}}
(3) 319x2-\frac{3}{\sqrt{1 - 9x^2}}
(4) a1a2x2-\frac{a}{\sqrt{1 - a^2x^2}}
(5) 31+9x2\frac{3}{1 + 9x^2}
(6) a1+a2x2\frac{a}{1 + a^2x^2}
(7) 1xxx21-\frac{1}{x|x|\sqrt{x^2-1}}
(8) 1x2+1-\frac{1}{x^2 + 1}
(9) 1(sin1(x))21x2-\frac{1}{(\sin^{-1}(x))^2 \sqrt{1 - x^2}}
(10) 1(1+x2)(tan1(x))2-\frac{1}{(1 + x^2)(\tan^{-1}(x))^2}
(11) 2sin1(x)1x2\frac{2\sin^{-1}(x)}{\sqrt{1 - x^2}}
(12) 2tan1(x)1+x2\frac{2\tan^{-1}(x)}{1 + x^2}

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