微分積分例

$y = \sin (\sqrt{1 + x^{2}})$

ステップ 1

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

$y = \sin ({(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})$

ステップ 2

方程式の両辺を微分します。

$\frac{d}{d x} (y) = \frac{d}{d x} (\sin ({(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}))$

ステップ 3

$x$ に関する $y$ の微分係数は $y'$ です。

$y'$

ステップ 4

方程式の右辺を微分します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1

$f (x) = \sin (x)$ および $g (x) = {(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ 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。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1.1

連鎖律を当てはめるために、 $u_{1}$ を ${(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ とします。

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

ステップ 4.1.2

$u_{1}$ に関する $\sin (u_{1})$ の微分係数は $\cos (u_{1})$ です。

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

ステップ 4.1.3

$u_{1}$ のすべての発生を ${(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}$ で置き換えます。

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

ステップ 4.2

$f (x) = x^{\frac{1}{2}}$ および $g (x) = 1 + x^{2}$ 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。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.2.1

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

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

ステップ 4.2.2

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

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

ステップ 4.2.3

$u_{2}$ のすべての発生を $1 + x^{2}$ で置き換えます。

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

ステップ 4.3

$- 1$ 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。

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

ステップ 4.4

$- 1$ と $\frac{2}{2}$ をまとめます。

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

ステップ 4.5

公分母の分子をまとめます。

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

ステップ 4.6

分子を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.6.1

$- 1$ に $2$ をかけます。

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

ステップ 4.6.2

$1$ から $2$ を引きます。

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

ステップ 4.7

分数をまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.7.1

分数の前に負数を移動させます。

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

ステップ 4.7.2

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

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

ステップ 4.7.3

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

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

ステップ 4.7.4

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

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

ステップ 4.8

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

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

ステップ 4.9

$1$ 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。

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

ステップ 4.10

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

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

ステップ 4.11

$n = 2$ 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。

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

ステップ 4.12

項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.12.1

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

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

ステップ 4.12.2

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

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

ステップ 4.12.3

共通因数を約分します。

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

ステップ 4.12.4

式を書き換えます。

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

ステップ 4.13

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.13.1

$\cos ({(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}}) x$ の因数を並べ替えます。

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

ステップ 4.13.2

項を並べ替えます。

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

ステップ 5

左辺と右辺を等しくし、式を作り変えます。

$y' = \frac{x \cos ({(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}{{(x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

ステップ 6

$y'$ を $\frac{d y}{d x}$ で置き換えます。

$\frac{d y}{d x} = \frac{x \cos ({(1 + x^{2})}^{\frac{1}{2}})}{{(x^{2} + 1)}^{\frac{1}{2}}}$

微分積分 例

微分積分例