与えられた関数 $y$ を微分する問題です。関数は三角関数を含んでおり、公式3.4と6.6(おそらく微分公式)を利用して微分します。

解析学微分三角関数導関数合成関数
2025/5/15
はい、承知いたしました。それでは、問題(1)から(8)までを解いていきましょう。

1. 問題の内容

与えられた関数 yy を微分する問題です。関数は三角関数を含んでおり、公式3.4と6.6(おそらく微分公式)を利用して微分します。

2. 解き方の手順

(1) y=tan2xcos2xy = \tan 2x \cos 2x
まず、tan2x=sin2xcos2x\tan 2x = \frac{\sin 2x}{\cos 2x} と書き換えます。すると、
y=sin2xcos2xcos2x=sin2xy = \frac{\sin 2x}{\cos 2x} \cos 2x = \sin 2x
したがって、
dydx=2cos2x\frac{dy}{dx} = 2 \cos 2x
(2) y=cotx2sinx2y = \cot \frac{x}{2} \sin \frac{x}{2}
cotx2=cosx2sinx2\cot \frac{x}{2} = \frac{\cos \frac{x}{2}}{\sin \frac{x}{2}} なので、
y=cosx2sinx2sinx2=cosx2y = \frac{\cos \frac{x}{2}}{\sin \frac{x}{2}} \sin \frac{x}{2} = \cos \frac{x}{2}
したがって、
dydx=12sinx2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{2} \sin \frac{x}{2}
(3) y=sin23xcsc3xy = \sin^2 3x \csc 3x
csc3x=1sin3x\csc 3x = \frac{1}{\sin 3x} なので、
y=sin23x1sin3x=sin3xy = \sin^2 3x \cdot \frac{1}{\sin 3x} = \sin 3x
したがって、
dydx=3cos3x\frac{dy}{dx} = 3 \cos 3x
(4) y=secx3cos2x3y = \sec \frac{x}{3} \cos^2 \frac{x}{3}
secx3=1cosx3\sec \frac{x}{3} = \frac{1}{\cos \frac{x}{3}} なので、
y=1cosx3cos2x3=cosx3y = \frac{1}{\cos \frac{x}{3}} \cos^2 \frac{x}{3} = \cos \frac{x}{3}
したがって、
dydx=13sinx3\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{3} \sin \frac{x}{3}
(5) y=tan2x4cotx4y = \tan^2 \frac{x}{4} \cot \frac{x}{4}
cotx4=1tanx4\cot \frac{x}{4} = \frac{1}{\tan \frac{x}{4}} なので、
y=tan2x41tanx4=tanx4y = \tan^2 \frac{x}{4} \cdot \frac{1}{\tan \frac{x}{4}} = \tan \frac{x}{4}
したがって、
dydx=14sec2x4\frac{dy}{dx} = \frac{1}{4} \sec^2 \frac{x}{4}
(6) y=tan4xsec4xy = \frac{\tan 4x}{\sec 4x}
tan4x=sin4xcos4x\tan 4x = \frac{\sin 4x}{\cos 4x} および sec4x=1cos4x\sec 4x = \frac{1}{\cos 4x} なので、
y=sin4xcos4x1cos4x=sin4xcos4xcos4x=sin4xy = \frac{\frac{\sin 4x}{\cos 4x}}{\frac{1}{\cos 4x}} = \frac{\sin 4x}{\cos 4x} \cdot \cos 4x = \sin 4x
したがって、
dydx=4cos4x\frac{dy}{dx} = 4 \cos 4x
(7) y=cot5xcsc5xy = \frac{\cot 5x}{\csc 5x}
cot5x=cos5xsin5x\cot 5x = \frac{\cos 5x}{\sin 5x} および csc5x=1sin5x\csc 5x = \frac{1}{\sin 5x} なので、
y=cos5xsin5x1sin5x=cos5xsin5xsin5x=cos5xy = \frac{\frac{\cos 5x}{\sin 5x}}{\frac{1}{\sin 5x}} = \frac{\cos 5x}{\sin 5x} \cdot \sin 5x = \cos 5x
したがって、
dydx=5sin5x\frac{dy}{dx} = -5 \sin 5x
(8) y=secx5cscx5y = \frac{\sec \frac{x}{5}}{\csc \frac{x}{5}}
secx5=1cosx5\sec \frac{x}{5} = \frac{1}{\cos \frac{x}{5}} および cscx5=1sinx5\csc \frac{x}{5} = \frac{1}{\sin \frac{x}{5}} なので、
y=1cosx51sinx5=1cosx5sinx5=sinx5cosx5=tanx5y = \frac{\frac{1}{\cos \frac{x}{5}}}{\frac{1}{\sin \frac{x}{5}}} = \frac{1}{\cos \frac{x}{5}} \cdot \sin \frac{x}{5} = \frac{\sin \frac{x}{5}}{\cos \frac{x}{5}} = \tan \frac{x}{5}
したがって、
dydx=15sec2x5\frac{dy}{dx} = \frac{1}{5} \sec^2 \frac{x}{5}

3. 最終的な答え

(1) dydx=2cos2x\frac{dy}{dx} = 2 \cos 2x
(2) dydx=12sinx2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{2} \sin \frac{x}{2}
(3) dydx=3cos3x\frac{dy}{dx} = 3 \cos 3x
(4) dydx=13sinx3\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{3} \sin \frac{x}{3}
(5) dydx=14sec2x4\frac{dy}{dx} = \frac{1}{4} \sec^2 \frac{x}{4}
(6) dydx=4cos4x\frac{dy}{dx} = 4 \cos 4x
(7) dydx=5sin5x\frac{dy}{dx} = -5 \sin 5x
(8) dydx=15sec2x5\frac{dy}{dx} = \frac{1}{5} \sec^2 \frac{x}{5}

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