はい、承知いたしました。画像にある問題のうち、(1) $y = \cos(\sin x)$、(3) $y = e^{-2x} \sin 2x$、(6) $y = \sqrt{1+\sin^2 x}$ の3つの問題を解きます。

解析学微分連鎖律合成関数積の微分
2025/6/8
はい、承知いたしました。画像にある問題のうち、(1) y=cos(sinx)y = \cos(\sin x)、(3) y=e2xsin2xy = e^{-2x} \sin 2x、(6) y=1+sin2xy = \sqrt{1+\sin^2 x} の3つの問題を解きます。
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1. 問題の内容**

与えられた関数を微分し、dy/dxdy/dx を求める問題です。
* (1) y=cos(sinx)y = \cos(\sin x)
* (3) y=e2xsin2xy = e^{-2x} \sin 2x
* (6) y=1+sin2xy = \sqrt{1+\sin^2 x}
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2. 解き方の手順**

**(1) y=cos(sinx)y = \cos(\sin x)**
この関数は合成関数なので、連鎖律(チェーンルール)を用います。
* u=sinxu = \sin x とおくと、y=cosuy = \cos u
* dydu=sinu\frac{dy}{du} = -\sin u
* dudx=cosx\frac{du}{dx} = \cos x
したがって、
dydx=dydududx=sinucosx=sin(sinx)cosx\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx} = -\sin u \cdot \cos x = -\sin(\sin x) \cdot \cos x
**(3) y=e2xsin2xy = e^{-2x} \sin 2x**
この関数は積の形なので、積の微分公式と連鎖律を用います。積の微分公式は (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv'です。
* u=e2xu = e^{-2x}, v=sin2xv = \sin 2x
* dudx=2e2x\frac{du}{dx} = -2e^{-2x} (連鎖律)
* dvdx=2cos2x\frac{dv}{dx} = 2\cos 2x (連鎖律)
したがって、
dydx=dudxv+udvdx=2e2xsin2x+e2x(2cos2x)=2e2x(cos2xsin2x)\frac{dy}{dx} = \frac{du}{dx} \cdot v + u \cdot \frac{dv}{dx} = -2e^{-2x} \sin 2x + e^{-2x} (2\cos 2x) = 2e^{-2x}(\cos 2x - \sin 2x)
**(6) y=1+sin2xy = \sqrt{1+\sin^2 x}**
この関数も合成関数なので、連鎖律を用います。
* u=1+sin2xu = 1 + \sin^2 x とおくと、y=u=u1/2y = \sqrt{u} = u^{1/2}
* dydu=12u1/2=12u\frac{dy}{du} = \frac{1}{2}u^{-1/2} = \frac{1}{2\sqrt{u}}
* dudx=2sinxcosx\frac{du}{dx} = 2\sin x \cos x (連鎖律)
したがって、
dydx=dydududx=121+sin2x(2sinxcosx)=sinxcosx1+sin2x\frac{dy}{dx} = \frac{dy}{du} \cdot \frac{du}{dx} = \frac{1}{2\sqrt{1+\sin^2 x}} \cdot (2\sin x \cos x) = \frac{\sin x \cos x}{\sqrt{1+\sin^2 x}}
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3. 最終的な答え**

* (1) dydx=cosxsin(sinx)\frac{dy}{dx} = -\cos x \sin (\sin x)
* (3) dydx=2e2x(cos2xsin2x)\frac{dy}{dx} = 2e^{-2x}(\cos 2x - \sin 2x)
* (6) dydx=sinxcosx1+sin2x\frac{dy}{dx} = \frac{\sin x \cos x}{\sqrt{1+\sin^2 x}}

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