微分積分例

$\sqrt{1 + 4 x^{2}}$

ステップ 1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{1 + 4 x^{2}}$ を ${(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$\frac{d}{d x} [{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}]$

ステップ 2

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = 1 + 4 x^{2}$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $1 + 4 x^{2}$ とします。

$\frac{d}{d u} [u^{\frac{1}{2}}] \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 2.2

$n = \frac{1}{2}$ のとき、 $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ は $n u^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{1}{2} u^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 2.3

$u$ のすべての発生を $1 + 4 x^{2}$ で置き換えます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 3

$- 1$ を公分母のある分数として書くために、 $\frac{2}{2}$ を掛けます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2} - 1 \cdot \frac{2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 4

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2} + \frac{- 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 5

公分母の分子をまとめます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1 - 1 \cdot 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 6

分子を簡約します。

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ステップ 6.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1 - 2}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 6.2

$1$ から $2$ を引きます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{- 1}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 7

分数をまとめます。

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ステップ 7.1

分数の前に負数を移動させます。

$\frac{1}{2} {(1 + 4 x^{2})}^{- \frac{1}{2}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 7.2

$\frac{1}{2}$ と ${(1 + 4 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ をまとめます。

$\frac{{(1 + 4 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}}{2} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 7.3

負の指数法則 $b^{- n} = \frac{1}{b^{n}}$ を利用して ${(1 + 4 x^{2})}^{- \frac{1}{2}}$ を分母に移動させます。

$\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [1 + 4 x^{2}]$

ステップ 8

総和則では、 $1 + 4 x^{2}$ の $x$ に関する積分は $\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x^{2}]$ です。

$\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (\frac{d}{d x} [1] + \frac{d}{d x} [4 x^{2}])$

ステップ 9

$1$ は $x$ について定数なので、 $x$ について $1$ の微分係数は $0$ です。

$\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (0 + \frac{d}{d x} [4 x^{2}])$

ステップ 10

$0$ と $\frac{d}{d x} [4 x^{2}]$ をたし算します。

$\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [4 x^{2}]$

ステップ 11

$4$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $4 x^{2}$ の微分係数は $4 \frac{d}{d x} [x^{2}]$ です。

$\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (4 \frac{d}{d x} [x^{2}])$

ステップ 12

項を簡約します。

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ステップ 12.1

$4$ と $\frac{1}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ をまとめます。

$\frac{4}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

ステップ 12.2

$2$ を $4$ で因数分解します。

$\frac{2 \cdot 2}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

ステップ 13

共通因数を約分します。

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ステップ 13.1

$2$ を $2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ で因数分解します。

$\frac{2 \cdot 2}{2 ({(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}})} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

ステップ 13.2

共通因数を約分します。

$\frac{2 \cdot 2}{2 {(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

ステップ 13.3

式を書き換えます。

$\frac{2}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} \frac{d}{d x} [x^{2}]$

ステップ 14

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{2}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} (2 x)$

ステップ 15

分数をまとめます。

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ステップ 15.1

$2$ と $\frac{2}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ をまとめます。

$\frac{2 \cdot 2}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x$

ステップ 15.2

$2$ に $2$ をかけます。

$\frac{4}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}} x$

ステップ 15.3

$\frac{4}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$ と $x$ をまとめます。

$\frac{4 x}{{(1 + 4 x^{2})}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 15.4

項を並べ替えます。

$\frac{4 x}{{(4 x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

微分積分 例

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