微分の計算問題

■問題

次の問題を微分せよ.

y = x 5 x

■解説動画

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■答

y ′ = 5 x 5 x ( log x + 1 )

■ヒント

対数微分法と合成関数の微分の公式を利用して解く.

■解説

y = x 5 x

指数関数の定義より

x > 0  

よって

x 5 x > 0

両辺の自然対数を取とり,対数微分法を用いて y ′ を求めることにする.

log y = log x 5 x = 5 x log x

両辺を x で微分する.

1 y d y d x = 5 x ′   ·   log x + 5 x   ·   log x ′

1 y d y d x = 5 log x + 5 x ⋅ 1 x

1 y d y d x = 5 log x + 5

よって

d y d x = 5 ( log x + 1 ) · y  

y = x 5 x より

d y d x = 5 log x + 1 · x 5 x = 5 x 5 x log x + 1

●別解

指数関数 y = x 5 x の底を自然対数の底 e に変換する.

y = x 5 x = e log x 5 x = e 5 x log x

y ′ = e 5 x log x · 5 x log x ′

= e 5 x log x · 5 x ′ log x + 5 x · log x ′

= e 5 x log x · 5 log x + 5 x · 1 x

= e 5 x log x · 5 log x + 1

e 5 x log x = x 5 x より

y ′ = x 5 x · 5 log x + 1 = 5 x 5 x log x + 1

 

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最終更新日: 2025年6月4日