逆三角関数 $arccos(\frac{1+2sin(x)}{2+sin(x)})$ を微分せよ。

解析学微分逆三角関数三角関数合成関数の微分導関数
2025/6/12

1. 問題の内容

逆三角関数 arccos(1+2sin(x)2+sin(x))arccos(\frac{1+2sin(x)}{2+sin(x)}) を微分せよ。

2. 解き方の手順

関数 y=arccos(u)y = arccos(u) の微分は dydx=11u2dudx\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-u^2}}\frac{du}{dx} であり、
u=1+2sin(x)2+sin(x)u = \frac{1+2sin(x)}{2+sin(x)} とおく。
まず、uu の微分を計算する。
dudx=2cos(x)(2+sin(x))(1+2sin(x))cos(x)(2+sin(x))2\frac{du}{dx} = \frac{2cos(x)(2+sin(x)) - (1+2sin(x))cos(x)}{(2+sin(x))^2}
dudx=4cos(x)+2sin(x)cos(x)cos(x)2sin(x)cos(x)(2+sin(x))2\frac{du}{dx} = \frac{4cos(x) + 2sin(x)cos(x) - cos(x) - 2sin(x)cos(x)}{(2+sin(x))^2}
dudx=3cos(x)(2+sin(x))2\frac{du}{dx} = \frac{3cos(x)}{(2+sin(x))^2}
次に、1u21-u^2 を計算する。
1u2=1(1+2sin(x)2+sin(x))2=(2+sin(x))2(1+2sin(x))2(2+sin(x))21-u^2 = 1 - (\frac{1+2sin(x)}{2+sin(x)})^2 = \frac{(2+sin(x))^2 - (1+2sin(x))^2}{(2+sin(x))^2}
1u2=4+4sin(x)+sin2(x)(1+4sin(x)+4sin2(x))(2+sin(x))21-u^2 = \frac{4+4sin(x)+sin^2(x) - (1+4sin(x)+4sin^2(x))}{(2+sin(x))^2}
1u2=33sin2(x)(2+sin(x))2=3(1sin2(x))(2+sin(x))2=3cos2(x)(2+sin(x))21-u^2 = \frac{3 - 3sin^2(x)}{(2+sin(x))^2} = \frac{3(1-sin^2(x))}{(2+sin(x))^2} = \frac{3cos^2(x)}{(2+sin(x))^2}
したがって、 1u2=3cos(x)2+sin(x)\sqrt{1-u^2} = \frac{\sqrt{3}|cos(x)|}{2+sin(x)}
よって、
dydx=11u2dudx=2+sin(x)3cos(x)3cos(x)(2+sin(x))2\frac{dy}{dx} = -\frac{1}{\sqrt{1-u^2}} \frac{du}{dx} = -\frac{2+sin(x)}{\sqrt{3}|cos(x)|} \cdot \frac{3cos(x)}{(2+sin(x))^2}
dydx=3cos(x)3cos(x)(2+sin(x))\frac{dy}{dx} = -\frac{3cos(x)}{\sqrt{3}|cos(x)|(2+sin(x))}
dydx=3sign(cos(x))2+sin(x)\frac{dy}{dx} = -\frac{\sqrt{3}sign(cos(x))}{2+sin(x)}

3. 最終的な答え

3sign(cos(x))2+sin(x)-\frac{\sqrt{3}sign(cos(x))}{2+sin(x)}

「解析学」の関連問題

オイラーの公式を用いて、$\cos(\alpha + \beta + \gamma)$ と $\sin(\alpha + \beta + \gamma)$ の加法定理を求める。

三角関数加法定理オイラーの公式複素数
2025/6/13

次の不定積分を求めよ。 (1) $\int \frac{6x^2 - 5}{2x^3 - 5x + 3} dx$ (2) $\int \frac{\cos x}{\sin x + 2} dx$ (3)...

積分不定積分置換積分
2025/6/13

以下の4つの不定積分を計算します。 (1) $\int \sin(4x + 3) dx$ (2) $\int \cos(5x - 2) dx$ (3) $\int \sin(\frac{x}{2}) ...

不定積分積分三角関数置換積分
2025/6/13

この問題は、以下の2つの部分から構成されています。 (1) $e^{-0.02}$ の近似値を1次の近似式を用いて求める。 (2) $\sqrt{24}$ の近似値を1次の近似式を用いて求める。 (3...

近似テイラー展開オイラーの公式加法定理
2025/6/13

数列 $\{a_k\}$ が与えられており、$S_{30} = \sum_{k=1}^{30} a_k$ とします。このとき、$ \sum_{k=1}^{30} |a_k| - S_{30}$ の値を...

数列絶対値シグマ
2025/6/13

与えられた2つの値、$e^{-0.02}$ と $\sqrt{24}$ の近似値を、1次の近似式を使って求める問題です。

近似テイラー展開指数関数平方根微分
2025/6/13

数列 $\{a_n\}$ の初項から第 $n$ 項までの和を $S_n$ とするとき、$S_n = n^2 - 22n + 3$ ($n = 1, 2, 3, \dots$) が成り立つ。このとき、数...

数列一般項絶対値シグマ
2025/6/13

関数 $y = \frac{2x-1}{x-1}$ のグラフを描き、その漸近線の方程式を求める。

関数グラフ漸近線分数関数双曲線
2025/6/13

関数 $y = \frac{2x-1}{x-1}$ のグラフの漸近線を求める問題です。

関数漸近線グラフ式変形
2025/6/13

与えられた関数の値について、一次近似式を用いて近似値を求めます。 (1) $\ln 1.2$ (2) $\tan 0.3$ (3) $\sqrt[3]{30}$

一次近似微分対数関数三角関数累乗根
2025/6/13