与えられた3つの関数について、導関数の定義に従って微分を求めます。 (1) $f(x) = \frac{1}{x-2}$ (2) $f(x) = \frac{1}{x^2}$ (3) $f(x) = \sqrt{2x}$

解析学微分導関数極限
2025/5/20

1. 問題の内容

与えられた3つの関数について、導関数の定義に従って微分を求めます。
(1) f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2}
(2) f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x^2}
(3) f(x)=2xf(x) = \sqrt{2x}

2. 解き方の手順

導関数の定義は、
f(x)=limh0f(x+h)f(x)hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{f(x+h) - f(x)}{h}
です。
(1) f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2} の場合
f(x+h)=1x+h2f(x+h) = \frac{1}{x+h-2}
f(x)=limh01x+h21x2hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{\frac{1}{x+h-2} - \frac{1}{x-2}}{h}
f(x)=limh0(x2)(x+h2)h(x+h2)(x2)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{(x-2) - (x+h-2)}{h(x+h-2)(x-2)}
f(x)=limh0hh(x+h2)(x2)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{-h}{h(x+h-2)(x-2)}
f(x)=limh01(x+h2)(x2)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{-1}{(x+h-2)(x-2)}
f(x)=1(x2)2f'(x) = \frac{-1}{(x-2)^2}
(2) f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x^2} の場合
f(x+h)=1(x+h)2f(x+h) = \frac{1}{(x+h)^2}
f(x)=limh01(x+h)21x2hf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{\frac{1}{(x+h)^2} - \frac{1}{x^2}}{h}
f(x)=limh0x2(x+h)2h(x+h)2x2f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{x^2 - (x+h)^2}{h(x+h)^2 x^2}
f(x)=limh0x2(x2+2xh+h2)h(x+h)2x2f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{x^2 - (x^2 + 2xh + h^2)}{h(x+h)^2 x^2}
f(x)=limh02xhh2h(x+h)2x2f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{-2xh - h^2}{h(x+h)^2 x^2}
f(x)=limh02xh(x+h)2x2f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{-2x - h}{(x+h)^2 x^2}
f(x)=2xx4=2x3f'(x) = \frac{-2x}{x^4} = \frac{-2}{x^3}
(3) f(x)=2xf(x) = \sqrt{2x} の場合
f(x+h)=2(x+h)=2x+2hf(x+h) = \sqrt{2(x+h)} = \sqrt{2x+2h}
f(x)=limh02x+2h2xhf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{\sqrt{2x+2h} - \sqrt{2x}}{h}
f(x)=limh0(2x+2h2x)(2x+2h+2x)h(2x+2h+2x)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{(\sqrt{2x+2h} - \sqrt{2x})(\sqrt{2x+2h} + \sqrt{2x})}{h(\sqrt{2x+2h} + \sqrt{2x})}
f(x)=limh02x+2h2xh(2x+2h+2x)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{2x+2h - 2x}{h(\sqrt{2x+2h} + \sqrt{2x})}
f(x)=limh02hh(2x+2h+2x)f'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{2h}{h(\sqrt{2x+2h} + \sqrt{2x})}
f(x)=limh022x+2h+2xf'(x) = \lim_{h \to 0} \frac{2}{\sqrt{2x+2h} + \sqrt{2x}}
f(x)=22x+2x=222x=12xf'(x) = \frac{2}{\sqrt{2x} + \sqrt{2x}} = \frac{2}{2\sqrt{2x}} = \frac{1}{\sqrt{2x}}

3. 最終的な答え

(1) f(x)=1(x2)2f'(x) = \frac{-1}{(x-2)^2}
(2) f(x)=2x3f'(x) = \frac{-2}{x^3}
(3) f(x)=12xf'(x) = \frac{1}{\sqrt{2x}}

「解析学」の関連問題

$\frac{1}{2}ue^{-\frac{u}{2}}$ を $u$ で微分する問題です。

微分指数関数積の微分
2025/5/20

与えられた6つの極限について、収束するか発散するかを調べ、収束する場合はその極限値を求めます。

極限関数の極限無限大ロピタルの定理
2025/5/20

次の極限値を求めます。 (1) $\lim_{h \to 0} \frac{1}{h} (\frac{1}{4+h} - \frac{1}{4})$ (2) $\lim_{x \to \infty} ...

極限微分有理化
2025/5/20

(1) 関数 $y = \log_2(-x^2 + 3x - 2)$ の最大値と、そのときの $x$ の値を求める。 (2) 関数 $y = \log_{\frac{1}{2}}(4x - x^2)$...

対数関数最大値最小値真数条件平方完成
2025/5/20

$\log(\arcsin(1))$ を計算せよ。

対数逆三角関数計算近似
2025/5/20

$\log(\arcsin x)$ を微分せよ。

微分合成関数対数関数逆三角関数
2025/5/20

与えられた式 $log_4(sin x + 1)$ の微分を求める問題です。

微分対数関数合成関数三角関数
2025/5/20

与えられた極限を計算します。具体的には、 $\lim_{x\to\infty} \frac{\log(\arcsin(\frac{1}{x}))}{\log x}$ を求めます。

極限L'Hopitalの定理微分arcsin対数関数
2025/5/20

次の極限を求め、収束・発散を調べます。 (1) $\lim_{x \to 1+0} \frac{|x-1|}{x-1}$ (2) $\lim_{x \to 2-0} \frac{1}{x-2}$ (3...

極限関数の極限片側極限収束発散
2025/5/20

次の4つの極限について、収束するか発散するかを調べ、収束する場合はその極限値を求めます。 (1) $\lim_{x \to 1+0} \frac{|x-1|}{x-1}$ (2) $\lim_{x \...

極限関数の極限片側極限絶対値
2025/5/20