次の関数を微分せよ。 (1) $f(x) = \frac{\sqrt{x}+2}{\sqrt{x}+2}$ (2) $f(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+1}}$ (3) $f(x) = x\sqrt{a^2-x^2} + a^2\arcsin\frac{x}{a}$ ($a>0$) (4) $f(x) = \log|x+\sqrt{x^2+a}|$

解析学微分関数の微分導関数対数関数平方根arcsin
2025/6/18
はい、承知いたしました。問題を解いていきましょう。

1. 問題の内容

次の関数を微分せよ。
(1) f(x)=x+2x+2f(x) = \frac{\sqrt{x}+2}{\sqrt{x}+2}
(2) f(x)=1x2+1f(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+1}}
(3) f(x)=xa2x2+a2arcsinxaf(x) = x\sqrt{a^2-x^2} + a^2\arcsin\frac{x}{a} (a>0a>0)
(4) f(x)=logx+x2+af(x) = \log|x+\sqrt{x^2+a}|

2. 解き方の手順

(1)
f(x)=x+2x+2=1f(x) = \frac{\sqrt{x}+2}{\sqrt{x}+2} = 1
したがって、f(x)=0f'(x) = 0
(2)
f(x)=1x2+1=(x2+1)1/2f(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+1}} = (x^2+1)^{-1/2}
f(x)=12(x2+1)3/2(2x)=x(x2+1)3/2f'(x) = -\frac{1}{2}(x^2+1)^{-3/2}(2x) = -\frac{x}{(x^2+1)^{3/2}}
(3)
f(x)=xa2x2+a2arcsinxaf(x) = x\sqrt{a^2-x^2} + a^2\arcsin\frac{x}{a}
f(x)=a2x2+x2x2a2x2+a211(xa)21af'(x) = \sqrt{a^2-x^2} + x\frac{-2x}{2\sqrt{a^2-x^2}} + a^2\frac{1}{\sqrt{1-(\frac{x}{a})^2}}\cdot \frac{1}{a}
f(x)=a2x2x2a2x2+a2a1x2a2f'(x) = \sqrt{a^2-x^2} - \frac{x^2}{\sqrt{a^2-x^2}} + \frac{a^2}{a\sqrt{1-\frac{x^2}{a^2}}}
f(x)=a2x2x2a2x2+aa2x2a2f'(x) = \frac{a^2-x^2-x^2}{\sqrt{a^2-x^2}} + \frac{a}{\sqrt{\frac{a^2-x^2}{a^2}}}
f(x)=a22x2a2x2+a2a2x2f'(x) = \frac{a^2-2x^2}{\sqrt{a^2-x^2}} + \frac{a^2}{\sqrt{a^2-x^2}}
f(x)=2a22x2a2x2=2(a2x2)a2x2=2a2x2f'(x) = \frac{2a^2-2x^2}{\sqrt{a^2-x^2}} = \frac{2(a^2-x^2)}{\sqrt{a^2-x^2}} = 2\sqrt{a^2-x^2}
(4)
f(x)=logx+x2+af(x) = \log|x+\sqrt{x^2+a}|
f(x)=1x+x2+a(1+2x2x2+a)f'(x) = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+a}}\cdot (1+\frac{2x}{2\sqrt{x^2+a}})
f(x)=1x+x2+a(1+xx2+a)f'(x) = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+a}}\cdot (1+\frac{x}{\sqrt{x^2+a}})
f(x)=1x+x2+a(x2+a+xx2+a)f'(x) = \frac{1}{x+\sqrt{x^2+a}}\cdot (\frac{\sqrt{x^2+a}+x}{\sqrt{x^2+a}})
f(x)=1x2+af'(x) = \frac{1}{\sqrt{x^2+a}}

3. 最終的な答え

(1) 00
(2) x(x2+1)3/2-\frac{x}{(x^2+1)^{3/2}}
(3) 2a2x22\sqrt{a^2-x^2}
(4) 1x2+a\frac{1}{\sqrt{x^2+a}}

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