与えられた6つの関数 $f(x)$ に対して、それぞれの導関数を求める問題です。 (1) $f(x) = \frac{1}{x^2+1}$ (2) $f(x) = \frac{x}{x^2+1}$ (3) $f(x) = \frac{x+2}{x^2+1}$ (4) $f(x) = \frac{2x+1}{x^2+x+1}$ (5) $f(x) = x^2(5x^3+3)$ (6) $f(x) = x^2(5x^3+3)^5$

解析学微分導関数合成関数の微分商の微分
2025/6/13

1. 問題の内容

与えられた6つの関数 f(x)f(x) に対して、それぞれの導関数を求める問題です。
(1) f(x)=1x2+1f(x) = \frac{1}{x^2+1}
(2) f(x)=xx2+1f(x) = \frac{x}{x^2+1}
(3) f(x)=x+2x2+1f(x) = \frac{x+2}{x^2+1}
(4) f(x)=2x+1x2+x+1f(x) = \frac{2x+1}{x^2+x+1}
(5) f(x)=x2(5x3+3)f(x) = x^2(5x^3+3)
(6) f(x)=x2(5x3+3)5f(x) = x^2(5x^3+3)^5

2. 解き方の手順

(1) f(x)=1x2+1f(x) = \frac{1}{x^2+1}
f(x)=1(x2+1)2(2x)=2x(x2+1)2f'(x) = -\frac{1}{(x^2+1)^2} \cdot (2x) = -\frac{2x}{(x^2+1)^2}
(2) f(x)=xx2+1f(x) = \frac{x}{x^2+1}
f(x)=(x2+1)1x(2x)(x2+1)2=x2+12x2(x2+1)2=1x2(x2+1)2f'(x) = \frac{(x^2+1) \cdot 1 - x \cdot (2x)}{(x^2+1)^2} = \frac{x^2+1-2x^2}{(x^2+1)^2} = \frac{1-x^2}{(x^2+1)^2}
(3) f(x)=x+2x2+1f(x) = \frac{x+2}{x^2+1}
f(x)=(x2+1)1(x+2)(2x)(x2+1)2=x2+12x24x(x2+1)2=x24x+1(x2+1)2f'(x) = \frac{(x^2+1) \cdot 1 - (x+2) \cdot (2x)}{(x^2+1)^2} = \frac{x^2+1 - 2x^2 - 4x}{(x^2+1)^2} = \frac{-x^2 - 4x + 1}{(x^2+1)^2}
(4) f(x)=2x+1x2+x+1f(x) = \frac{2x+1}{x^2+x+1}
f(x)=(x2+x+1)2(2x+1)(2x+1)(x2+x+1)2=2x2+2x+2(4x2+4x+1)(x2+x+1)2=2x22x+1(x2+x+1)2f'(x) = \frac{(x^2+x+1) \cdot 2 - (2x+1) \cdot (2x+1)}{(x^2+x+1)^2} = \frac{2x^2+2x+2 - (4x^2+4x+1)}{(x^2+x+1)^2} = \frac{-2x^2-2x+1}{(x^2+x+1)^2}
(5) f(x)=x2(5x3+3)=5x5+3x2f(x) = x^2(5x^3+3) = 5x^5+3x^2
f(x)=25x4+6xf'(x) = 25x^4 + 6x
(6) f(x)=x2(5x3+3)5f(x) = x^2(5x^3+3)^5
f(x)=2x(5x3+3)5+x25(5x3+3)4(15x2)=2x(5x3+3)5+75x4(5x3+3)4=x(5x3+3)4[2(5x3+3)+75x3]=x(5x3+3)4(10x3+6+75x3)=x(5x3+3)4(85x3+6)f'(x) = 2x(5x^3+3)^5 + x^2 \cdot 5(5x^3+3)^4 \cdot (15x^2) = 2x(5x^3+3)^5 + 75x^4(5x^3+3)^4 = x(5x^3+3)^4 [2(5x^3+3) + 75x^3] = x(5x^3+3)^4 (10x^3 + 6 + 75x^3) = x(5x^3+3)^4 (85x^3+6)

3. 最終的な答え

(1) f(x)=2x(x2+1)2f'(x) = -\frac{2x}{(x^2+1)^2}
(2) f(x)=1x2(x2+1)2f'(x) = \frac{1-x^2}{(x^2+1)^2}
(3) f(x)=x24x+1(x2+1)2f'(x) = \frac{-x^2 - 4x + 1}{(x^2+1)^2}
(4) f(x)=2x22x+1(x2+x+1)2f'(x) = \frac{-2x^2-2x+1}{(x^2+x+1)^2}
(5) f(x)=25x4+6xf'(x) = 25x^4 + 6x
(6) f(x)=x(5x3+3)4(85x3+6)f'(x) = x(5x^3+3)^4 (85x^3+6)

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