次の計算をせよ。 (1) $\frac{d}{dx}\log_e |2x|$ (2) $\frac{d}{dx}\log_2 x$ (3) $\int x\sqrt{x} dx$ (4) $\int_0^1 3^{2x} dx$

解析学微分積分対数関数指数関数
2025/6/18

1. 問題の内容

次の計算をせよ。
(1) ddxloge2x\frac{d}{dx}\log_e |2x|
(2) ddxlog2x\frac{d}{dx}\log_2 x
(3) xxdx\int x\sqrt{x} dx
(4) 0132xdx\int_0^1 3^{2x} dx

2. 解き方の手順

(1) ddxloge2x\frac{d}{dx}\log_e |2x|
loge2x=loge2+logex\log_e |2x| = \log_e 2 + \log_e |x|
ddxloge2x=ddx(loge2+logex)=ddxlogex\frac{d}{dx}\log_e |2x| = \frac{d}{dx}(\log_e 2 + \log_e |x|) = \frac{d}{dx}\log_e |x|
x>0x>0 のとき logex=logex\log_e |x| = \log_e x なので ddxlogex=1x\frac{d}{dx}\log_e x = \frac{1}{x}
x<0x<0 のとき logex=loge(x)\log_e |x| = \log_e (-x) なので ddxloge(x)=1x(1)=1x\frac{d}{dx}\log_e (-x) = \frac{1}{-x}(-1) = \frac{1}{x}
よって ddxloge2x=1x\frac{d}{dx}\log_e |2x| = \frac{1}{x}
(2) ddxlog2x\frac{d}{dx}\log_2 x
log2x=logexloge2\log_2 x = \frac{\log_e x}{\log_e 2}
ddxlog2x=ddx(logexloge2)=1loge2ddxlogex=1loge21x=1xloge2\frac{d}{dx}\log_2 x = \frac{d}{dx}(\frac{\log_e x}{\log_e 2}) = \frac{1}{\log_e 2}\frac{d}{dx}\log_e x = \frac{1}{\log_e 2} \cdot \frac{1}{x} = \frac{1}{x\log_e 2}
(3) xxdx\int x\sqrt{x} dx
xxdx=x3/2dx=x5/25/2+C=25x5/2+C\int x\sqrt{x} dx = \int x^{3/2} dx = \frac{x^{5/2}}{5/2} + C = \frac{2}{5}x^{5/2} + C
(4) 0132xdx\int_0^1 3^{2x} dx
32x=(32)x=9x3^{2x} = (3^2)^x = 9^x
9xdx=exloge9dx=exloge9loge9+C=9xloge9+C\int 9^x dx = \int e^{x\log_e 9} dx = \frac{e^{x\log_e 9}}{\log_e 9} + C = \frac{9^x}{\log_e 9} + C
0132xdx=019xdx=[9xloge9]01=91loge990loge9=9loge91loge9=8loge9=8loge32=82loge3=4loge3\int_0^1 3^{2x} dx = \int_0^1 9^x dx = [\frac{9^x}{\log_e 9}]_0^1 = \frac{9^1}{\log_e 9} - \frac{9^0}{\log_e 9} = \frac{9}{\log_e 9} - \frac{1}{\log_e 9} = \frac{8}{\log_e 9} = \frac{8}{\log_e 3^2} = \frac{8}{2\log_e 3} = \frac{4}{\log_e 3}

3. 最終的な答え

(1) 1x\frac{1}{x}
(2) 1xloge2\frac{1}{x\log_e 2}
(3) 25x5/2+C\frac{2}{5}x^{5/2} + C
(4) 4loge3\frac{4}{\log_e 3}

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