関数 $y = \log(\log x)$ の導関数 $\frac{dy}{dx}$ を求める。ここで、$\log$は自然対数(底が$e$)を表すものとします。

解析学微分導関数合成関数対数関数
2025/6/14
はい、承知いたしました。それでは、問題(2)log(logx)の導関数を求める問題について解説します。

1. 問題の内容

関数 y=log(logx)y = \log(\log x) の導関数 dydx\frac{dy}{dx} を求める。ここで、log\logは自然対数(底がee)を表すものとします。

2. 解き方の手順

この問題を解くには、合成関数の微分(連鎖律)を使います。連鎖律は、関数 y=f(g(x))y = f(g(x)) の導関数が dydx=dfdgdgdx\frac{dy}{dx} = \frac{df}{dg} \cdot \frac{dg}{dx} で与えられるというものです。
この問題では、f(u)=loguf(u) = \log u であり、g(x)=logxg(x) = \log x と考えられます。したがって、y=f(g(x))=log(logx)y = f(g(x)) = \log(\log x) となります。
まず、f(u)=loguf(u) = \log u の導関数を求めます。dfdu=1u\frac{df}{du} = \frac{1}{u} です。
次に、g(x)=logxg(x) = \log x の導関数を求めます。dgdx=1x\frac{dg}{dx} = \frac{1}{x} です。
連鎖律を使うと、
dydx=dfdudgdx=1u1x\frac{dy}{dx} = \frac{df}{du} \cdot \frac{dg}{dx} = \frac{1}{u} \cdot \frac{1}{x}
ここで、u=g(x)=logxu = g(x) = \log x なので、
dydx=1logx1x=1xlogx\frac{dy}{dx} = \frac{1}{\log x} \cdot \frac{1}{x} = \frac{1}{x \log x}

3. 最終的な答え

dydx=1xlogx\frac{dy}{dx} = \frac{1}{x \log x}

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