次の関数を微分してください。$a \neq 0$ は定数です。 (1) $y = \log\frac{1 + \cos x}{\sin x}$ (2) $y = \frac{1}{2a}\log\left|\frac{x-a}{x+a}\right|$ (3) $y = \log(\cos^2 x)$ (4) $y = \log\sqrt[3]{x^3 - 1}$ (5) $y = \log\frac{(x-2)^3}{(x+4)^4}$ (6) $y = \log(e^x + e^{-x})$ (7) $y = \frac{1}{e^{2x} + e^{-2x}}$ (8) $y = \frac{1}{e}(\log x)^e$ (9) $y = \frac{e^{3x} - e^{-3x}}{e^x - e^{-x}}$

解析学微分対数関数指数関数三角関数
2025/5/26
はい、承知いたしました。それでは、与えられた問題を解いていきます。

1. 問題の内容

次の関数を微分してください。a0a \neq 0 は定数です。
(1) y=log1+cosxsinxy = \log\frac{1 + \cos x}{\sin x}
(2) y=12alogxax+ay = \frac{1}{2a}\log\left|\frac{x-a}{x+a}\right|
(3) y=log(cos2x)y = \log(\cos^2 x)
(4) y=logx313y = \log\sqrt[3]{x^3 - 1}
(5) y=log(x2)3(x+4)4y = \log\frac{(x-2)^3}{(x+4)^4}
(6) y=log(ex+ex)y = \log(e^x + e^{-x})
(7) y=1e2x+e2xy = \frac{1}{e^{2x} + e^{-2x}}
(8) y=1e(logx)ey = \frac{1}{e}(\log x)^e
(9) y=e3xe3xexexy = \frac{e^{3x} - e^{-3x}}{e^x - e^{-x}}

2. 解き方の手順

(1) y=log1+cosxsinxy = \log\frac{1 + \cos x}{\sin x}
dydx=11+cosxsinxsinxsinx(1+cosx)cosxsin2x=sinx1+cosxsin2xcosxcos2xsin2x=sinx1+cosx1cosxsin2x=1sinx=cscx\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\frac{1 + \cos x}{\sin x}} \cdot \frac{-\sin x \cdot \sin x - (1 + \cos x) \cdot \cos x}{\sin^2 x} = \frac{\sin x}{1 + \cos x} \cdot \frac{-\sin^2 x - \cos x - \cos^2 x}{\sin^2 x} = \frac{\sin x}{1 + \cos x} \cdot \frac{-1 - \cos x}{\sin^2 x} = \frac{-1}{\sin x} = -\csc x
(2) y=12alogxax+ay = \frac{1}{2a}\log\left|\frac{x-a}{x+a}\right|
dydx=12a1xax+a(x+a)(xa)(x+a)2=12ax+axa2a(x+a)2=12a2a(xa)(x+a)=1x2a2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{2a} \cdot \frac{1}{\frac{x-a}{x+a}} \cdot \frac{(x+a) - (x-a)}{(x+a)^2} = \frac{1}{2a} \cdot \frac{x+a}{x-a} \cdot \frac{2a}{(x+a)^2} = \frac{1}{2a} \cdot \frac{2a}{(x-a)(x+a)} = \frac{1}{x^2 - a^2}
(3) y=log(cos2x)y = \log(\cos^2 x)
dydx=1cos2x2cosx(sinx)=2cosxsinxcos2x=2tanx\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\cos^2 x} \cdot 2\cos x \cdot (-\sin x) = \frac{-2\cos x \sin x}{\cos^2 x} = -2\tan x
(4) y=logx313=log(x31)1/3=13log(x31)y = \log\sqrt[3]{x^3 - 1} = \log(x^3 - 1)^{1/3} = \frac{1}{3}\log(x^3 - 1)
dydx=131x313x2=x2x31\frac{dy}{dx} = \frac{1}{3} \cdot \frac{1}{x^3 - 1} \cdot 3x^2 = \frac{x^2}{x^3 - 1}
(5) y=log(x2)3(x+4)4=3log(x2)4log(x+4)y = \log\frac{(x-2)^3}{(x+4)^4} = 3\log(x-2) - 4\log(x+4)
dydx=3x24x+4=3(x+4)4(x2)(x2)(x+4)=3x+124x+8x2+2x8=x+20x2+2x8\frac{dy}{dx} = \frac{3}{x-2} - \frac{4}{x+4} = \frac{3(x+4) - 4(x-2)}{(x-2)(x+4)} = \frac{3x + 12 - 4x + 8}{x^2 + 2x - 8} = \frac{-x + 20}{x^2 + 2x - 8}
(6) y=log(ex+ex)y = \log(e^x + e^{-x})
dydx=1ex+ex(exex)=exexex+ex\frac{dy}{dx} = \frac{1}{e^x + e^{-x}} \cdot (e^x - e^{-x}) = \frac{e^x - e^{-x}}{e^x + e^{-x}}
(7) y=1e2x+e2x=(e2x+e2x)1y = \frac{1}{e^{2x} + e^{-2x}} = (e^{2x} + e^{-2x})^{-1}
dydx=1(e2x+e2x)2(2e2x2e2x)=2(e2xe2x)(e2x+e2x)2\frac{dy}{dx} = -1(e^{2x} + e^{-2x})^{-2} \cdot (2e^{2x} - 2e^{-2x}) = \frac{-2(e^{2x} - e^{-2x})}{(e^{2x} + e^{-2x})^2}
(8) y=1e(logx)ey = \frac{1}{e}(\log x)^e
dydx=1ee(logx)e11x=(logx)e1x\frac{dy}{dx} = \frac{1}{e} \cdot e(\log x)^{e-1} \cdot \frac{1}{x} = \frac{(\log x)^{e-1}}{x}
(9) y=e3xe3xexexy = \frac{e^{3x} - e^{-3x}}{e^x - e^{-x}}
dydx=(3e3x+3e3x)(exex)(e3xe3x)(ex+ex)(exex)2\frac{dy}{dx} = \frac{(3e^{3x} + 3e^{-3x})(e^x - e^{-x}) - (e^{3x} - e^{-3x})(e^x + e^{-x})}{(e^x - e^{-x})^2}
=3e4x3e2x+3e2x3e4x(e4x+e2xe2xe4x)(exex)2= \frac{3e^{4x} - 3e^{2x} + 3e^{-2x} - 3e^{-4x} - (e^{4x} + e^{2x} - e^{-2x} - e^{-4x})}{(e^x - e^{-x})^2}
=2e4x4e2x+4e2x2e4x(exex)2= \frac{2e^{4x} - 4e^{2x} + 4e^{-2x} - 2e^{-4x}}{(e^x - e^{-x})^2}
=2(e4x2e2x+2e2xe4x)(exex)2= \frac{2(e^{4x} - 2e^{2x} + 2e^{-2x} - e^{-4x})}{(e^x - e^{-x})^2}

3. 最終的な答え

(1) dydx=cscx\frac{dy}{dx} = -\csc x
(2) dydx=1x2a2\frac{dy}{dx} = \frac{1}{x^2 - a^2}
(3) dydx=2tanx\frac{dy}{dx} = -2\tan x
(4) dydx=x2x31\frac{dy}{dx} = \frac{x^2}{x^3 - 1}
(5) dydx=x+20x2+2x8\frac{dy}{dx} = \frac{-x + 20}{x^2 + 2x - 8}
(6) dydx=exexex+ex\frac{dy}{dx} = \frac{e^x - e^{-x}}{e^x + e^{-x}}
(7) dydx=2(e2xe2x)(e2x+e2x)2\frac{dy}{dx} = \frac{-2(e^{2x} - e^{-2x})}{(e^{2x} + e^{-2x})^2}
(8) dydx=(logx)e1x\frac{dy}{dx} = \frac{(\log x)^{e-1}}{x}
(9) dydx=2(e4x2e2x+2e2xe4x)(exex)2\frac{dy}{dx} = \frac{2(e^{4x} - 2e^{2x} + 2e^{-2x} - e^{-4x})}{(e^x - e^{-x})^2}

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