与えられた6つの関数をそれぞれ微分する問題です。 (1) $y = \frac{x}{(1+x^3)^2}$ (2) $y = \frac{1}{x \sqrt[4]{x}}$ (3) $y = x \sqrt{x^2+2}$ (4) $y = \frac{x}{\sqrt{1-x^2}}$ (5) $y = \sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}}$ (6) $y = \frac{1}{x + \sqrt{1+x^2}}$

解析学微分導関数関数の微分商の微分積の微分合成関数の微分
2025/6/7

1. 問題の内容

与えられた6つの関数をそれぞれ微分する問題です。
(1) y=x(1+x3)2y = \frac{x}{(1+x^3)^2}
(2) y=1xx4y = \frac{1}{x \sqrt[4]{x}}
(3) y=xx2+2y = x \sqrt{x^2+2}
(4) y=x1x2y = \frac{x}{\sqrt{1-x^2}}
(5) y=1+1xy = \sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}}
(6) y=1x+1+x2y = \frac{1}{x + \sqrt{1+x^2}}

2. 解き方の手順

(1) 商の微分公式 (uv)=uvuvv2\left(\frac{u}{v}\right)' = \frac{u'v - uv'}{v^2} を使います。
u=xu = x, v=(1+x3)2v = (1+x^3)^2 とすると、
u=1u' = 1, v=2(1+x3)(3x2)=6x2(1+x3)v' = 2(1+x^3)(3x^2) = 6x^2(1+x^3)
よって、
y=1(1+x3)2x6x2(1+x3)(1+x3)4=(1+x3)(1+x36x3)(1+x3)4=15x3(1+x3)3y' = \frac{1 \cdot (1+x^3)^2 - x \cdot 6x^2(1+x^3)}{(1+x^3)^4} = \frac{(1+x^3)(1+x^3 - 6x^3)}{(1+x^3)^4} = \frac{1-5x^3}{(1+x^3)^3}
(2) y=1xx4=1x1+14=1x54=x54y = \frac{1}{x \sqrt[4]{x}} = \frac{1}{x^{1 + \frac{1}{4}}} = \frac{1}{x^{\frac{5}{4}}} = x^{-\frac{5}{4}}
y=54x541=54x94=54x94=54x2x4y' = -\frac{5}{4} x^{-\frac{5}{4} - 1} = -\frac{5}{4} x^{-\frac{9}{4}} = -\frac{5}{4x^{\frac{9}{4}}} = -\frac{5}{4x^2 \sqrt[4]{x}}
(3) 積の微分公式 (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv' を使います。
u=xu = x, v=x2+2v = \sqrt{x^2+2} とすると、
u=1u' = 1, v=12x2+2(2x)=xx2+2v' = \frac{1}{2\sqrt{x^2+2}} \cdot (2x) = \frac{x}{\sqrt{x^2+2}}
よって、
y=1x2+2+xxx2+2=x2+2+x2x2+2=x2+2+x2x2+2=2x2+2x2+2=2(x2+1)x2+2y' = 1 \cdot \sqrt{x^2+2} + x \cdot \frac{x}{\sqrt{x^2+2}} = \sqrt{x^2+2} + \frac{x^2}{\sqrt{x^2+2}} = \frac{x^2+2 + x^2}{\sqrt{x^2+2}} = \frac{2x^2+2}{\sqrt{x^2+2}} = \frac{2(x^2+1)}{\sqrt{x^2+2}}
(4) 商の微分公式を使います。
u=xu = x, v=1x2v = \sqrt{1-x^2} とすると、
u=1u' = 1, v=121x2(2x)=x1x2v' = \frac{1}{2\sqrt{1-x^2}} \cdot (-2x) = \frac{-x}{\sqrt{1-x^2}}
よって、
y=11x2xx1x21x2=1x2+x21x21x2=1x2+x2(1x2)1x2=1(1x2)32y' = \frac{1 \cdot \sqrt{1-x^2} - x \cdot \frac{-x}{\sqrt{1-x^2}}}{1-x^2} = \frac{\sqrt{1-x^2} + \frac{x^2}{\sqrt{1-x^2}}}{1-x^2} = \frac{1-x^2+x^2}{(1-x^2)\sqrt{1-x^2}} = \frac{1}{(1-x^2)^{\frac{3}{2}}}
(5) y=1+1x=1+x12y = \sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}} = \sqrt{1 + x^{-\frac{1}{2}}}
y=121+x12(12x32)=14x321+1x=14xx1+1xy' = \frac{1}{2\sqrt{1+x^{-\frac{1}{2}}}} \cdot (-\frac{1}{2}x^{-\frac{3}{2}}) = -\frac{1}{4x^{\frac{3}{2}}\sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}}} = -\frac{1}{4x\sqrt{x}\sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}}}
(6) y=1(x+1+x2)2(1+121+x22x)=1+x1+x2(x+1+x2)2=1+x2+x1+x2(x+1+x2)2=11+x2(x+1+x2)y' = -\frac{1}{(x + \sqrt{1+x^2})^2} \cdot (1 + \frac{1}{2\sqrt{1+x^2}} \cdot 2x) = -\frac{1 + \frac{x}{\sqrt{1+x^2}}}{(x + \sqrt{1+x^2})^2} = -\frac{\frac{\sqrt{1+x^2} + x}{\sqrt{1+x^2}}}{(x + \sqrt{1+x^2})^2} = -\frac{1}{\sqrt{1+x^2}(x+\sqrt{1+x^2})}

3. 最終的な答え

(1) y=15x3(1+x3)3y' = \frac{1-5x^3}{(1+x^3)^3}
(2) y=54x2x4y' = -\frac{5}{4x^2 \sqrt[4]{x}}
(3) y=2(x2+1)x2+2y' = \frac{2(x^2+1)}{\sqrt{x^2+2}}
(4) y=1(1x2)32y' = \frac{1}{(1-x^2)^{\frac{3}{2}}}
(5) y=14xx1+1xy' = -\frac{1}{4x\sqrt{x}\sqrt{1 + \frac{1}{\sqrt{x}}}}
(6) y=11+x2(x+1+x2)y' = -\frac{1}{\sqrt{1+x^2}(x+\sqrt{1+x^2})}

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