与えられた関数 $y = \frac{1}{\sqrt[3]{x^2+1}}$ の導関数 $y'$ を求める問題です。

解析学微分導関数合成関数の微分チェーンルール
2025/6/1

1. 問題の内容

与えられた関数 y=1x2+13y = \frac{1}{\sqrt[3]{x^2+1}} の導関数 yy' を求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、与えられた関数を指数関数を用いて書き換えます。
y=(x2+1)13y = (x^2 + 1)^{-\frac{1}{3}}
次に、合成関数の微分公式 (チェーンルール) を用いて微分します。
チェーンルールとは、y=f(g(x))y = f(g(x)) のとき、dydx=dfdgdgdx\frac{dy}{dx} = \frac{df}{dg} \cdot \frac{dg}{dx} というものです。
今回の場合は、f(u)=u13f(u) = u^{-\frac{1}{3}}g(x)=x2+1g(x) = x^2 + 1 と考えます。
まず、f(u)f(u)uu で微分します。
dfdu=13u43\frac{df}{du} = -\frac{1}{3} u^{-\frac{4}{3}}
次に、g(x)g(x)xx で微分します。
dgdx=2x\frac{dg}{dx} = 2x
これらをチェーンルールに適用します。
dydx=dfdudgdx=13(x2+1)432x\frac{dy}{dx} = \frac{df}{du} \cdot \frac{dg}{dx} = -\frac{1}{3} (x^2 + 1)^{-\frac{4}{3}} \cdot 2x
最後に、式を整理します。
dydx=2x3(x2+1)43\frac{dy}{dx} = -\frac{2x}{3(x^2 + 1)^{\frac{4}{3}}}

3. 最終的な答え

y=2x3(x2+1)43y' = -\frac{2x}{3(x^2+1)^{\frac{4}{3}}}

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