以下の関数を微分せよ。 (1) $(x^2 + x + 1)^3$ (2) $(3x + 7)^5$ (3) $(ax + b)^n$ (4) $\frac{1}{x^2 + x + 1}$ (5) $\frac{1}{(x^2 + x + 1)^3}$ (6) $(x + \frac{1}{x})^4$ (7) $\sqrt{x^2 + 3x + 7}$ (8) $\sqrt{x + \sqrt{x^2 + 1}}$ (9) $(\frac{x^2}{2x - 3})^4$

解析学微分合成関数連鎖律導関数
2025/6/7
はい、承知いたしました。画像の問題を解きます。

1. 問題の内容

以下の関数を微分せよ。
(1) (x2+x+1)3(x^2 + x + 1)^3
(2) (3x+7)5(3x + 7)^5
(3) (ax+b)n(ax + b)^n
(4) 1x2+x+1\frac{1}{x^2 + x + 1}
(5) 1(x2+x+1)3\frac{1}{(x^2 + x + 1)^3}
(6) (x+1x)4(x + \frac{1}{x})^4
(7) x2+3x+7\sqrt{x^2 + 3x + 7}
(8) x+x2+1\sqrt{x + \sqrt{x^2 + 1}}
(9) (x22x3)4(\frac{x^2}{2x - 3})^4

2. 解き方の手順

各関数に対して、微分公式と合成関数の微分法(連鎖律)を適用します。
(1) y=(x2+x+1)3y = (x^2 + x + 1)^3
y=3(x2+x+1)2(2x+1)=(6x+3)(x2+x+1)2y' = 3(x^2 + x + 1)^2 \cdot (2x + 1) = (6x + 3)(x^2 + x + 1)^2
(2) y=(3x+7)5y = (3x + 7)^5
y=5(3x+7)43=15(3x+7)4y' = 5(3x + 7)^4 \cdot 3 = 15(3x + 7)^4
(3) y=(ax+b)ny = (ax + b)^n
y=n(ax+b)n1a=an(ax+b)n1y' = n(ax + b)^{n-1} \cdot a = an(ax + b)^{n-1}
(4) y=1x2+x+1=(x2+x+1)1y = \frac{1}{x^2 + x + 1} = (x^2 + x + 1)^{-1}
y=1(x2+x+1)2(2x+1)=2x+1(x2+x+1)2y' = -1(x^2 + x + 1)^{-2} \cdot (2x + 1) = -\frac{2x + 1}{(x^2 + x + 1)^2}
(5) y=1(x2+x+1)3=(x2+x+1)3y = \frac{1}{(x^2 + x + 1)^3} = (x^2 + x + 1)^{-3}
y=3(x2+x+1)4(2x+1)=3(2x+1)(x2+x+1)4y' = -3(x^2 + x + 1)^{-4} \cdot (2x + 1) = -\frac{3(2x + 1)}{(x^2 + x + 1)^4}
(6) y=(x+1x)4=(x+x1)4y = (x + \frac{1}{x})^4 = (x + x^{-1})^4
y=4(x+x1)3(1x2)=4(x+1x)3(11x2)y' = 4(x + x^{-1})^3 \cdot (1 - x^{-2}) = 4(x + \frac{1}{x})^3(1 - \frac{1}{x^2})
(7) y=x2+3x+7=(x2+3x+7)12y = \sqrt{x^2 + 3x + 7} = (x^2 + 3x + 7)^{\frac{1}{2}}
y=12(x2+3x+7)12(2x+3)=2x+32x2+3x+7y' = \frac{1}{2}(x^2 + 3x + 7)^{-\frac{1}{2}} \cdot (2x + 3) = \frac{2x + 3}{2\sqrt{x^2 + 3x + 7}}
(8) y=x+x2+1=(x+(x2+1)12)12y = \sqrt{x + \sqrt{x^2 + 1}} = (x + (x^2 + 1)^{\frac{1}{2}})^{\frac{1}{2}}
y=12(x+(x2+1)12)12(1+12(x2+1)122x)=12x+x2+1(1+xx2+1)y' = \frac{1}{2}(x + (x^2 + 1)^{\frac{1}{2}})^{-\frac{1}{2}} \cdot (1 + \frac{1}{2}(x^2 + 1)^{-\frac{1}{2}} \cdot 2x) = \frac{1}{2\sqrt{x + \sqrt{x^2 + 1}}}(1 + \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}})
(9) y=(x22x3)4y = (\frac{x^2}{2x - 3})^4
y=4(x22x3)32x(2x3)x22(2x3)2=4(x22x3)34x26x2x2(2x3)2=4(x22x3)32x26x(2x3)2=8x7(x3)(2x3)5y' = 4(\frac{x^2}{2x - 3})^3 \cdot \frac{2x(2x - 3) - x^2 \cdot 2}{(2x - 3)^2} = 4(\frac{x^2}{2x - 3})^3 \cdot \frac{4x^2 - 6x - 2x^2}{(2x - 3)^2} = 4(\frac{x^2}{2x - 3})^3 \cdot \frac{2x^2 - 6x}{(2x - 3)^2} = \frac{8x^7(x - 3)}{(2x - 3)^5}

3. 最終的な答え

(1) (6x+3)(x2+x+1)2(6x + 3)(x^2 + x + 1)^2
(2) 15(3x+7)415(3x + 7)^4
(3) an(ax+b)n1an(ax + b)^{n-1}
(4) 2x+1(x2+x+1)2-\frac{2x + 1}{(x^2 + x + 1)^2}
(5) 3(2x+1)(x2+x+1)4-\frac{3(2x + 1)}{(x^2 + x + 1)^4}
(6) 4(x+1x)3(11x2)4(x + \frac{1}{x})^3(1 - \frac{1}{x^2})
(7) 2x+32x2+3x+7\frac{2x + 3}{2\sqrt{x^2 + 3x + 7}}
(8) 12x+x2+1(1+xx2+1)\frac{1}{2\sqrt{x + \sqrt{x^2 + 1}}}(1 + \frac{x}{\sqrt{x^2 + 1}})
(9) 8x7(x3)(2x3)5\frac{8x^7(x - 3)}{(2x - 3)^5}

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