問題は、与えられた9つの関数を積分または微分を求める問題と思われます。しかし、問題文が不完全であり、どの関数に対してどのような操作(積分、微分など)を行うべきかが明確ではありません。ここでは、各関数を積分する場合と微分する場合について考察します。

解析学積分微分関数部分積分合成関数の微分積の微分
2025/5/25

1. 問題の内容

問題は、与えられた9つの関数を積分または微分を求める問題と思われます。しかし、問題文が不完全であり、どの関数に対してどのような操作(積分、微分など)を行うべきかが明確ではありません。ここでは、各関数を積分する場合と微分する場合について考察します。

2. 解き方の手順

各関数に対して、積分と微分を計算する手順を説明します。
(1) xnexx^n e^x
* 積分: 部分積分を繰り返し行う必要があります。
* 微分: 積の微分法を用いる。
ddx(xnex)=nxn1ex+xnex=ex(xn+nxn1)\frac{d}{dx}(x^n e^x) = nx^{n-1}e^x + x^n e^x = e^x(x^n + nx^{n-1})
(2) (x+1)x(x+1)\sqrt{x}
* 積分: x3/2+x1/2x^{3/2} + x^{1/2} として積分する。
* 微分: 積の微分法を用いる。
ddx((x+1)x)=x+(x+1)12x=2x+x+12x=3x+12x\frac{d}{dx}((x+1)\sqrt{x}) = \sqrt{x} + (x+1)\frac{1}{2\sqrt{x}} = \frac{2x + x+1}{2\sqrt{x}} = \frac{3x+1}{2\sqrt{x}}
(3) ex(sinx+cosx)e^x (\sin x + \cos x)
* 積分: 部分積分を用いると、exsinxe^x \sin x および excosxe^x \cos x の積分が必要になります。
* 微分: 積の微分法を用いる。
ddx(ex(sinx+cosx))=ex(sinx+cosx)+ex(cosxsinx)=2excosx\frac{d}{dx}(e^x(\sin x + \cos x)) = e^x(\sin x + \cos x) + e^x(\cos x - \sin x) = 2e^x \cos x
(4) sin2x\sin^2 x
* 積分: 半角の公式 sin2x=1cos2x2\sin^2 x = \frac{1 - \cos 2x}{2} を用いて積分する。
* 微分: 合成関数の微分法を用いる。
ddx(sin2x)=2sinxcosx=sin2x\frac{d}{dx}(\sin^2 x) = 2\sin x \cos x = \sin 2x
(5) 1x2+1\frac{1}{x^2 + 1}
* 積分: 1x2+1dx=arctanx+C\int \frac{1}{x^2 + 1} dx = \arctan x + C
* 微分:
ddx(1x2+1)=2x(x2+1)2\frac{d}{dx}\left(\frac{1}{x^2+1}\right) = -\frac{2x}{(x^2+1)^2}
(6) 1x\frac{1}{\sqrt{x}}
* 積分: x1/2dx=2x+C\int x^{-1/2} dx = 2\sqrt{x} + C
* 微分:
ddx(1x)=12x3/2=12xx\frac{d}{dx}\left(\frac{1}{\sqrt{x}}\right) = -\frac{1}{2}x^{-3/2} = -\frac{1}{2x\sqrt{x}}
(7) 1tanx=cosxsinx=cotx\frac{1}{\tan x} = \frac{\cos x}{\sin x} = \cot x
* 積分: cotxdx=cosxsinxdx=logsinx+C\int \cot x dx = \int \frac{\cos x}{\sin x} dx = \log |\sin x| + C
* 微分:
ddx(cotx)=1sin2x=csc2x\frac{d}{dx}(\cot x) = -\frac{1}{\sin^2 x} = -\csc^2 x
(8) xsinx\frac{x}{\sin x}
* 積分: 簡単な積分公式では積分できません。
* 微分: 商の微分法を用いる。
ddx(xsinx)=sinxxcosxsin2x\frac{d}{dx}\left(\frac{x}{\sin x}\right) = \frac{\sin x - x\cos x}{\sin^2 x}
(9) xlogx\frac{x}{\log x}
* 積分: 簡単な積分公式では積分できません。
* 微分: 商の微分法を用いる。
ddx(xlogx)=logxx1x(logx)2=logx1(logx)2\frac{d}{dx}\left(\frac{x}{\log x}\right) = \frac{\log x - x\frac{1}{x}}{(\log x)^2} = \frac{\log x - 1}{(\log x)^2}

3. 最終的な答え

問題文が不完全であるため、具体的な答えを一つに定めることはできません。上記に各関数に対する積分と微分を示しました。問題が積分を求めるものであれば、上記の積分の結果が答えとなり、微分を求めるものであれば、上記の微分の結果が答えとなります。

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