次の関数を微分する。 (1) $y = \sin 5x \cos 5x$ (2) $y = x - 2x\cos^2 x$ (3) $y = \sin^3 x \cos^3 x$

解析学微分三角関数合成関数
2025/6/4

1. 問題の内容

次の関数を微分する。
(1) y=sin5xcos5xy = \sin 5x \cos 5x
(2) y=x2xcos2xy = x - 2x\cos^2 x
(3) y=sin3xcos3xy = \sin^3 x \cos^3 x

2. 解き方の手順

(1)
y=sin5xcos5x=12sin10xy = \sin 5x \cos 5x = \frac{1}{2} \sin 10x と変形できる。
dydx=12(sin10x)=12(cos10x)(10x)=12(cos10x)10=5cos10x\frac{dy}{dx} = \frac{1}{2} (\sin 10x)' = \frac{1}{2} (\cos 10x)(10x)' = \frac{1}{2} (\cos 10x) \cdot 10 = 5 \cos 10x
(2)
y=x2xcos2x=x(12cos2x)=x(cos2x)=xcos2xy = x - 2x\cos^2 x = x(1 - 2\cos^2 x) = x(-\cos 2x) = -x \cos 2x
dydx=(xcos2x)=[xcos2x+x(cos2x)]=[cos2x+x(sin2x)(2x)]=[cos2x2xsin2x]=cos2x+2xsin2x\frac{dy}{dx} = -(x \cos 2x)' = -[x' \cos 2x + x(\cos 2x)'] = -[\cos 2x + x(-\sin 2x)(2x)'] = -[\cos 2x - 2x\sin 2x] = -\cos 2x + 2x\sin 2x
(3)
y=sin3xcos3x=(sinxcosx)3=(12sin2x)3=18sin32xy = \sin^3 x \cos^3 x = (\sin x \cos x)^3 = (\frac{1}{2} \sin 2x)^3 = \frac{1}{8} \sin^3 2x
dydx=18(sin32x)=18(3sin22x)(sin2x)=38sin22x(cos2x)(2x)=38sin22x(cos2x)2=34sin22xcos2x\frac{dy}{dx} = \frac{1}{8} (\sin^3 2x)' = \frac{1}{8} (3\sin^2 2x) (\sin 2x)' = \frac{3}{8} \sin^2 2x (\cos 2x)(2x)' = \frac{3}{8} \sin^2 2x (\cos 2x) \cdot 2 = \frac{3}{4} \sin^2 2x \cos 2x

3. 最終的な答え

(1) dydx=5cos10x\frac{dy}{dx} = 5 \cos 10x
(2) dydx=cos2x+2xsin2x\frac{dy}{dx} = -\cos 2x + 2x\sin 2x
(3) dydx=34sin22xcos2x\frac{dy}{dx} = \frac{3}{4} \sin^2 2x \cos 2x

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