次の関数を微分する問題です。 (a) $y = 5^x$ (b) $y = 3^{-x}$ (c) $y = 4^{\frac{1}{x}}$ (d) $y = 3^x \log x$ (e) $y = e^{3x^2 - x}$ (f) $y = (x^2 - 3x)e^x$ (g) $y = e^{-x} \sin 2x$ (h) $y = e^{2x} \sin^{-1} x$ (i) $y = \frac{e^{2x}}{x+1}$

解析学微分指数関数合成関数積の微分商の微分対数関数逆三角関数
2025/6/24

1. 問題の内容

次の関数を微分する問題です。
(a) y=5xy = 5^x
(b) y=3xy = 3^{-x}
(c) y=41xy = 4^{\frac{1}{x}}
(d) y=3xlogxy = 3^x \log x
(e) y=e3x2xy = e^{3x^2 - x}
(f) y=(x23x)exy = (x^2 - 3x)e^x
(g) y=exsin2xy = e^{-x} \sin 2x
(h) y=e2xsin1xy = e^{2x} \sin^{-1} x
(i) y=e2xx+1y = \frac{e^{2x}}{x+1}

2. 解き方の手順

(a) y=5xy = 5^x
y=5xlog5y' = 5^x \log 5
(b) y=3xy = 3^{-x}
y=3xlog3(1)=3xlog3y' = 3^{-x} \log 3 \cdot (-1) = -3^{-x} \log 3
(c) y=41xy = 4^{\frac{1}{x}}
y=41xlog4(1x2)=41xlog4x2y' = 4^{\frac{1}{x}} \log 4 \cdot (-\frac{1}{x^2}) = -\frac{4^{\frac{1}{x}} \log 4}{x^2}
(d) y=3xlogxy = 3^x \log x
積の微分法を用いる。(uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv'
u=3xu = 3^x, u=3xlog3u' = 3^x \log 3
v=logxv = \log x, v=1xv' = \frac{1}{x}
y=3xlog3logx+3x1x=3xlog3logx+3xxy' = 3^x \log 3 \cdot \log x + 3^x \cdot \frac{1}{x} = 3^x \log 3 \log x + \frac{3^x}{x}
(e) y=e3x2xy = e^{3x^2 - x}
合成関数の微分法を用いる。
y=e3x2x(6x1)=(6x1)e3x2xy' = e^{3x^2 - x} \cdot (6x - 1) = (6x - 1)e^{3x^2 - x}
(f) y=(x23x)exy = (x^2 - 3x)e^x
積の微分法を用いる。
u=x23xu = x^2 - 3x, u=2x3u' = 2x - 3
v=exv = e^x, v=exv' = e^x
y=(2x3)ex+(x23x)ex=(x2x3)exy' = (2x - 3)e^x + (x^2 - 3x)e^x = (x^2 - x - 3)e^x
(g) y=exsin2xy = e^{-x} \sin 2x
積の微分法を用いる。
u=exu = e^{-x}, u=exu' = -e^{-x}
v=sin2xv = \sin 2x, v=2cos2xv' = 2\cos 2x
y=exsin2x+ex2cos2x=exsin2x+2excos2x=ex(2cos2xsin2x)y' = -e^{-x} \sin 2x + e^{-x} \cdot 2\cos 2x = -e^{-x} \sin 2x + 2e^{-x} \cos 2x = e^{-x}(2\cos 2x - \sin 2x)
(h) y=e2xsin1xy = e^{2x} \sin^{-1} x
積の微分法を用いる。
u=e2xu = e^{2x}, u=2e2xu' = 2e^{2x}
v=sin1xv = \sin^{-1} x, v=11x2v' = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}
y=2e2xsin1x+e2x11x2=2e2xsin1x+e2x1x2y' = 2e^{2x} \sin^{-1} x + e^{2x} \cdot \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} = 2e^{2x} \sin^{-1} x + \frac{e^{2x}}{\sqrt{1-x^2}}
(i) y=e2xx+1y = \frac{e^{2x}}{x+1}
商の微分法を用いる。(uv)=uvuvv2(\frac{u}{v})' = \frac{u'v - uv'}{v^2}
u=e2xu = e^{2x}, u=2e2xu' = 2e^{2x}
v=x+1v = x+1, v=1v' = 1
y=2e2x(x+1)e2x1(x+1)2=2xe2x+2e2xe2x(x+1)2=2xe2x+e2x(x+1)2=e2x(2x+1)(x+1)2y' = \frac{2e^{2x}(x+1) - e^{2x} \cdot 1}{(x+1)^2} = \frac{2xe^{2x} + 2e^{2x} - e^{2x}}{(x+1)^2} = \frac{2xe^{2x} + e^{2x}}{(x+1)^2} = \frac{e^{2x}(2x+1)}{(x+1)^2}

3. 最終的な答え

(a) y=5xlog5y' = 5^x \log 5
(b) y=3xlog3y' = -3^{-x} \log 3
(c) y=41xlog4x2y' = -\frac{4^{\frac{1}{x}} \log 4}{x^2}
(d) y=3xlog3logx+3xxy' = 3^x \log 3 \log x + \frac{3^x}{x}
(e) y=(6x1)e3x2xy' = (6x - 1)e^{3x^2 - x}
(f) y=(x2x3)exy' = (x^2 - x - 3)e^x
(g) y=ex(2cos2xsin2x)y' = e^{-x}(2\cos 2x - \sin 2x)
(h) y=2e2xsin1x+e2x1x2y' = 2e^{2x} \sin^{-1} x + \frac{e^{2x}}{\sqrt{1-x^2}}
(i) y=e2x(2x+1)(x+1)2y' = \frac{e^{2x}(2x+1)}{(x+1)^2}

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