定義に従って 1/x, √x を微分する(B)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 定義に従って 1/x, √x を微分する(A) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
導関数の定義に従って,次の関数の導関数を求めよ.ただし,(3) では $\displaystyle\lim_{h\to 0}\frac{\sin h}{h}=1$,$\displaystyle\lim_{h\to 0}\frac{\cos h-1}{h}=0$ を用いてよい.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $f(x)=\dfrac{1}{x^2}$
\item[(2)] $f(x)=\sqrt{2x+1}$
\item[(3)] $f(x)=\sin x$
\end{enumerate}
(1)
\[ \begin{aligned} f'(x)&=\lim_{h\to 0}\frac{1}{h}\left\{\frac{1}{(x+h)^2}-\frac{1}{x^2}\right\}=\lim_{h\to 0}\frac{x^2-(x+h)^2}{hx^2(x+h)^2}=\lim_{h\to 0}\frac{-h(2x+h)}{hx^2(x+h)^2}\\ &=\lim_{h\to 0}\frac{-2x-h}{x^2(x+h)^2}=\frac{-2x}{x^4}=-\frac{2}{x^3} \end{aligned} \]
(2) $x>-\dfrac{1}{2}$ のとき
\[ \begin{aligned} f'(x)&=\lim_{h\to 0}\frac{\sqrt{2x+2h+1}-\sqrt{2x+1}}{h}=\lim_{h\to 0}\frac{(2x+2h+1)-(2x+1)}{h(\sqrt{2x+2h+1}+\sqrt{2x+1})}\\ &=\lim_{h\to 0}\frac{2}{\sqrt{2x+2h+1}+\sqrt{2x+1}}=\frac{2}{2\sqrt{2x+1}}=\frac{1}{\sqrt{2x+1}} \end{aligned} \]
(3) 加法定理より
\[ \begin{aligned} f'(x)&=\lim_{h\to 0}\frac{\sin(x+h)-\sin x}{h}=\lim_{h\to 0}\frac{\sin x\cos h+\cos x\sin h-\sin x}{h}\\ &=\lim_{h\to 0}\left(\sin x\cdot\frac{\cos h-1}{h}+\cos x\cdot\frac{\sin h}{h}\right)=\sin x\cdot 0+\cos x\cdot 1=\cos x \end{aligned} \]
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