関数 $y = [\ln(2x^2 + 1)]^2$ の導関数 $dy/dx$ を求める問題です。

解析学導関数合成関数の微分チェインルール対数関数
2025/5/15

1. 問題の内容

関数 y=[ln(2x2+1)]2y = [\ln(2x^2 + 1)]^2 の導関数 dy/dxdy/dx を求める問題です。

2. 解き方の手順

この問題を解くには、合成関数の微分(チェインルール)を適用します。
まず、u=ln(2x2+1)u = \ln(2x^2 + 1) と置くと、y=u2y = u^2 となります。
次に、v=2x2+1v = 2x^2 + 1 と置くと、u=ln(v)u = \ln(v) となります。
チェインルールより、
dydx=dydududvdvdx\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dv} \cdot \frac{dv}{dx}
です。
それぞれの微分を計算します。
* dydu=2u=2ln(2x2+1)\frac{dy}{du} = 2u = 2\ln(2x^2 + 1)
* dudv=1v=12x2+1\frac{du}{dv} = \frac{1}{v} = \frac{1}{2x^2 + 1}
* dvdx=4x\frac{dv}{dx} = 4x
これらをチェインルールの式に代入します。
dydx=2ln(2x2+1)12x2+14x\frac{dy}{dx} = 2\ln(2x^2 + 1) \cdot \frac{1}{2x^2 + 1} \cdot 4x
dydx=8xln(2x2+1)2x2+1\frac{dy}{dx} = \frac{8x\ln(2x^2 + 1)}{2x^2 + 1}

3. 最終的な答え

dydx=8xln(2x2+1)2x2+1\frac{dy}{dx} = \frac{8x\ln(2x^2 + 1)}{2x^2 + 1}

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