유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

27문제 · 1 / 2쪽

1.OpenStax 1권 · 3.9절 · 9번우리말 풀이

다음 함수에 대하여 f′(x)f'(x) 를 구하세요.

f(x)=xπ⋅πxf(x)=x^{\pi }\cdot \pi^{x}

영어 원문 보기

For the following exercises, find f′(x){f}^{'}(x) for each function.

f(x)=xπ⋅πxf(x)={x}^{\pi }\cdot {\pi }^{x}

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xπx^{\pi} 는 밑이 변수(거듭제곱함수), πx\pi^x 는 지수가 변수(지수함수)예요. 둘의 미분 공식이 다르다는 걸 구별해요.

  1. 1

    두 함수의 곱이므로 곱의 미분법을 써요. u=xπu=x^{\pi}, v=πxv=\pi^{x} 로 놓아요.

  2. 2

    u=xπu=x^{\pi} 는 xx 의 거듭제곱이에요. π\pi 는 그냥 상수이므로 (xn)′=nxn−1(x^n)'=nx^{n-1} 을 그대로 써요.

    u′=πxπ−1u'=\pi x^{\pi-1}

  3. 3

    v=πxv=\pi^{x} 는 지수에 xx 가 있는 지수함수예요. (ax)′=axln⁡a(a^x)'=a^x\ln a 이므로

    v′=πxln⁡πv'=\pi^{x}\ln\pi

  4. 4

    곱의 미분법 u′v+uv′u'v+uv' 에 넣어요.

    f′(x)=πxπ−1⋅πx+xπ⋅πxln⁡πf'(x)=\pi x^{\pi-1}\cdot\pi^{x}+x^{\pi}\cdot\pi^{x}\ln\pi

답

f′(x)=πxπ−1⋅πx+xπ⋅πxln⁡πf'(x)=\pi x^{\pi-1}\cdot\pi^{x}+x^{\pi}\cdot\pi^{x}\ln\pi

자주 하는 실수

πx\pi^x 를 거듭제곱처럼 xπx−1x\pi^{x-1} 로 미분하거나, xπx^{\pi} 를 지수함수처럼 xπln⁡xx^{\pi}\ln x 로 미분해요.

원본 교재 풀이(영어)

πxπ−1⋅πx+xπ⋅πxln⁡π\pi {x}^{\pi -1}\cdot {\pi }^{x}+{x}^{\pi }\cdot {\pi }^{x}\ln \pi

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 1번
2.OpenStax 1권 · 3.9절 · 17번우리말 풀이

로그미분법을 이용하여 dydx\frac{dy}{dx} 를 구하세요.

y=(sin⁡2x)4xy={(\sin 2x)}^{4x}

영어 원문 보기

For the following exercises, use logarithmic differentiation to find dydx.\frac{dy}{dx}.

y=(sin⁡2x)4xy={(\sin 2x)}^{4x}

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밑과 지수에 모두 xx 가 있으면 양변에 자연로그를 취해 지수를 앞으로 내린 뒤 미분해요.

  1. 1

    밑과 지수에 모두 xx 가 있어서 바로 미분 공식을 쓸 수 없어요. 양변에 자연로그를 취하면 지수가 앞으로 내려와요.

    ln⁡y=4xln⁡(sin⁡2x)\ln y=4x\ln(\sin 2x)

  2. 2

    양변을 xx 에 대해 미분해요. 왼쪽은 합성함수 미분으로 1ydydx\frac{1}{y}\frac{dy}{dx} 가 돼요. 오른쪽은 4x4x 와 ln⁡(sin⁡2x)\ln(\sin 2x) 의 곱이므로 곱의 미분법을 써요.

    1ydydx=4ln⁡(sin⁡2x)+4x⋅(sin⁡2x)′sin⁡2x\frac{1}{y}\frac{dy}{dx}=4\ln(\sin 2x)+4x\cdot\frac{(\sin 2x)'}{\sin 2x}

  3. 3

    (sin⁡2x)′=2cos⁡2x(\sin 2x)'=2\cos 2x 이므로 2cos⁡2xsin⁡2x=2cot⁡2x\dfrac{2\cos 2x}{\sin 2x}=2\cot 2x 예요. 따라서

    1ydydx=4ln⁡(sin⁡2x)+8xcot⁡2x\frac{1}{y}\frac{dy}{dx}=4\ln(\sin 2x)+8x\cot 2x

  4. 4

    양변에 yy 를 곱하고 yy 를 원래 식으로 되돌려요.

    dydx=(sin⁡2x)4x[4ln⁡(sin⁡2x)+8xcot⁡2x]\frac{dy}{dx}={(\sin 2x)}^{4x}\Big[4\ln(\sin 2x)+8x\cot 2x\Big]

답

dydx=(sin⁡2x)4x[4ln⁡(sin⁡2x)+8xcot⁡2x]\dfrac{dy}{dx}={(\sin 2x)}^{4x}\left[4\ln(\sin 2x)+8x\cot 2x\right]

자주 하는 실수

마지막에 yy 를 곱하는 것을 잊거나, sin⁡2x\sin 2x 의 속미분 22 를 빠뜨려요.

원본 교재 풀이(영어)

(sin⁡2x)4x[4⋅ln⁡(sin⁡2x)+8x⋅cot⁡2x]{(\sin 2x)}^{4x}[4\cdot \ln (\sin 2x)+8x\cdot \cot 2x]

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 9번
3.CLP-1 · 2.7절 · 5번우리말 번역

f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of f(x)=ex2xf(x)=\dfrac{e^{x}}{2x} .

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몫의 미분법을 이용하면,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the quotient rule,

f′(x)=2xex−2ex4x2=ex(2x−2)4x2=(x−1)ex2x2\begin{aligned} f'(x)=\frac{2xe^x-2e^x}{4x^2}=\frac{e^x(2x-2)}{4x^2}=\frac{(x-1)e^x}{2x^2} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 7번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
4.CLP-1 · 2.7절 · 6번우리말 번역

f(x)=e2xf(x)=e^{2x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=e2xf(x)=e^{2x}.

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f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

f′(x)=ddx{e2x}=ddx{(ex)2}=2ddx{ex}ex=2exex=2(ex)2=2e2x\begin{aligned} f'(x)=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{2x}\}=\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{(e^x)^2\}=2\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}e^x=2e^xe^x=2(e^{x})^2=2e^{2x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 1권 · 3.9절 · 19번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
5.CLP-1 · 2.7절 · 7번우리말 번역

aa 가 상수일 때, f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=ea+xf(x)=e^{a+x}, where aa is a constant.

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ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

원본 교재 풀이(영어)

ea+x=eaexSince ea is just a constant,ddx{eaex}=eaddx{ex}=eaex=ea+x\begin{aligned} e^{a+x}&=e^ae^x \\ \text{Since $e^a$ is just a constant,} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{a}e^{x}\}&=e^a\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^x\}=e^ae^x=e^{a+x} \end{aligned}

So, f′(x)=f(x)=ea+xf'(x)=f(x)=e^{a+x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 6번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
6.CLP-1 · 2.7절 · 9번우리말 번역

e−xe^{-x} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate e−xe^{-x}.

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정답·풀이 보기

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

e−x=1exUsing the rule for differentiating the reciprocal:ddx{e−x}=−ex(ex)2=−1ex=−e−x\begin{aligned}e^{-x}&=\frac{1}{e^x} \\ \text{Using the rule for differentiating the reciprocal:} \\ \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{-x}\}&=\frac{-e^x}{(e^x)^2}=\frac{-1}{e^x}=-e^{-x} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 13번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
7.CLP-1 · 2.7절 · 11번우리말 번역

입자의 위치가 s(t)=t2ets(t)=t^2e^t 로 주어진다. 입자가 음의 방향으로 움직이는 때는 언제인지 구하세요.

영어 원문 보기

A particle's position is given by s(t)=t2et.s(t)=t^2e^t. When is the particle moving in the negative direction?

정답·풀이 보기

문제는 s′(t)s'(t) 가 음수가 되는 때를 묻고 있다. 따라서 먼저 미분한다. 곱의 미분법을 쓰면 다음과 같다.

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t 는 항상 양수이므로, tt 와 2+t2+t 의 부호가 반대일 때 s′(t)s'(t) 가 음수이다. 이는 −2<t<0-2<t<0 일 때 성립한다.

원본 교재 풀이(영어)

The question asks when s′(t)s'(t) is negative. So, we start by differentiating. Using the product rule:

s′(t)=et(t2+2t)=et⋅t(t+2)\begin{aligned} s'(t)&=e^t(t^2+2t)\\ &=e^t \cdot t(t+2) \end{aligned}

ete^t is always positive, so s′(t)s'(t) is negative when tt and 2+t2+t have opposite signs. This occurs when −2<t<0-2<t<0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.7절 · 1번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
8.CLP-1 · 2.10절 · 4번우리말 번역

f(x)=log⁡(10x)f(x)=\log(10x) 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(10x)f(x)=\log(10x).

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 합성함수의 미분법을 이용하면 ddx{log⁡(10x)}=110x⋅10=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\dfrac{1}{10x}\cdot 10=\frac{1}{x} 이다.
  • 풀이 2: 간단히 하면 ddx{log⁡(10x)}=ddx{log⁡(10)+log⁡x}=0+1x=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10)+\log x\right\} = 0+\frac{1}{x}=\frac{1}{x} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the chain rule, ddx{log⁡(10x)}=110x⋅10=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\dfrac{1}{10x}\cdot 10=\frac{1}{x}.
  • Solution 2: Simplifying, ddx{log⁡(10x)}=ddx{log⁡(10)+log⁡x}=0+1x=1x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10x)\right\}=\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(10)+\log x\right\} = 0+\frac{1}{x}=\frac{1}{x}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 17번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
9.CLP-1 · 2.10절 · 5번우리말 번역

f(x)=log⁡(x2)f(x)=\log(x^2) 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(x2)f(x)=\log(x^2).

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 합성함수의 미분법을 이용하면 ddx{log⁡(x2)}=1x2⋅2x=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}=\frac{1}{x^2}\cdot 2x = \frac{2}{x} 이다.
  • 풀이 2: 간단히 하면 ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡(x)}=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}= \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{2\log(x)\right\}= \frac{2}{x} 이다.
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the chain rule, ddx{log⁡(x2)}=1x2⋅2x=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}=\frac{1}{x^2}\cdot 2x = \frac{2}{x}.
  • Solution 2: Simplifying, ddx{log⁡(x2)}=ddx{2log⁡(x)}=2x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2)\right\}= \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{2\log(x)\right\}= \frac{2}{x}.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 28번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
10.CLP-1 · 2.10절 · 6번우리말 번역

f(x)=log⁡(x2+x)f(x)=\log(x^2+x) 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡(x2+x)f(x)=\log(x^2+x).

정답·풀이 보기

흔히 하는 실수에 속지 않도록 주의하자. log⁡(x2+x)\log(x^2+x) 는 log⁡(x2)+log⁡x\log(x^2)+\log x 와 같지 않다.

합성함수의 미분법을 이용하여 미분한다. ddx{log⁡(x2+x)}=1x2+x⋅(2x+1)=2x+1x2+x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2+x)\right\}=\dfrac{1}{x^2+x}\cdot(2x+1) = \dfrac{2x+1}{x^2+x} 이다.

원본 교재 풀이(영어)

Don't be fooled by a common mistake: log⁡(x2+x)\log(x^2+x) is not the same as log⁡(x2)+log⁡x\log(x^2)+\log x.

We differentiate using the chain rule: ddx{log⁡(x2+x)}=1x2+x⋅(2x+1)=2x+1x2+x\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log(x^2+x)\right\}=\dfrac{1}{x^2+x}\cdot(2x+1) = \dfrac{2x+1}{x^2+x}.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 15번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
11.CLP-1 · 2.10절 · 7번우리말 번역

f(x)=log⁡10xf(x)=\log_{10}x 를 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate f(x)=log⁡10xf(x)=\log_{10}x.

정답·풀이 보기

밑이 ee 인 자연로그의 도함수는 알고 있으므로, 밑 변환 공식을 이용한다.

f(x)=log⁡10x=log⁡xlog⁡10log⁡10 은 상수이므로:f′(x)=1xlog⁡10.\begin{aligned} f(x)=\log_{10}x&=\frac{\log x}{\log 10} \\ \text{$\log 10$ 은 상수이므로:} \\ f'(x)&=\frac{1}{x\log 10}. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

We know the derivative of the natural logarithm (base ee), so we use the base-change formula:

f(x)=log⁡10x=log⁡xlog⁡10Since log⁡10 is a constant:f′(x)=1xlog⁡10.\begin{aligned} f(x)=\log_{10}x&=\frac{\log x}{\log 10} \\ \text{Since $\log 10$ is a constant:} \\ f'(x)&=\frac{1}{x\log 10}. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 14번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
12.CLP-1 · 2.10절 · 8번우리말 번역

y=log⁡xx3y=\dfrac{\log x}{x^3} 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Find the derivative of y=log⁡xx3y=\dfrac{\log x}{x^3}.

정답·풀이 보기
  • 풀이 1: 몫의 미분법을 이용하면 y′=x31x−(log⁡x)⋅3x2x6=x2−3x2log⁡xx6=1−3log⁡xx4.y'=\frac{x^3\frac{1}{x}-(\log x)\cdot 3x^2}{x^6}= \frac{x^2-3x^2\log x}{x^6}=\frac{1-3\log x}{x^4}.
  • 풀이 2: y=log⁡x⋅x−3y=\log x \cdot x^{-3} 으로 놓고 곱의 미분법을 이용하면 y′=1xx−3+log⁡x⋅(−3)x−4=x−4(1−3log⁡x)y'=\frac{1}{x}x^{-3}+\log x \cdot(-3)x^{-4}=x^{-4}(1-3\log x)
원본 교재 풀이(영어)
  • Solution 1: Using the quotient rule, y′=x31x−(log⁡x)⋅3x2x6=x2−3x2log⁡xx6=1−3log⁡xx4.y'=\frac{x^3\frac{1}{x}-(\log x)\cdot 3x^2}{x^6}= \frac{x^2-3x^2\log x}{x^6}=\frac{1-3\log x}{x^4}.
  • Solution 2: Using the product rule with y=log⁡x⋅x−3y=\log x \cdot x^{-3}, y′=1xx−3+log⁡x⋅(−3)x−4=x−4(1−3log⁡x)y'=\frac{1}{x}x^{-3}+\log x \cdot(-3)x^{-4}=x^{-4}(1-3\log x)
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 13번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
13.CLP-1 · 2.10절 · 9번우리말 번역

ddθlog⁡(sec⁡θ)\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta) 의 값을 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate ddθlog⁡(sec⁡θ)\displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙을 사용하면

ddθlog⁡(sec⁡θ)=1sec⁡θ⋅(sec⁡θ⋅tan⁡θ)=tan⁡θ\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta)&=\frac{1}{\sec \theta}\cdot (\sec \theta \cdot \tan \theta)\\ &=\tan\theta \end{aligned}

참고: 함수 log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 정의역은 sec⁡θ\sec\theta 가 양수가 되는 θ\theta 의 값들이다. 따라서 nn 이 임의의 정수일 때 구간 ((2n−12)π,(2n+12)π)\left(\left(2n-\frac{1}{2}\right)\pi,\left(2n+\frac{1}{2}\right)\pi\right) 가 정의역이다. 탄젠트 함수의 정의역은 분명 이보다 넓지만, log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 정의역 밖에서는 tan⁡θ\tan \theta 가 log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) 의 도함수가 아니다.

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule,

ddθlog⁡(sec⁡θ)=1sec⁡θ⋅(sec⁡θ⋅tan⁡θ)=tan⁡θ\begin{aligned} \displaystyle \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}\theta} \log(\sec \theta)&=\frac{1}{\sec \theta}\cdot (\sec \theta \cdot \tan \theta)\\ &=\tan\theta \end{aligned}

Remark: the domain of the function log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta) is those values of θ\theta for which sec⁡θ\sec\theta is positive: so, the intervals ((2n−12)π,(2n+12)π)\left(\left(2n-\frac{1}{2}\right)\pi,\left(2n+\frac{1}{2}\right)\pi\right) where nn is any integer. Certainly the tangent function has a larger domain than this, but outside the domain of log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta), tan⁡θ\tan \theta is not the derivative of log⁡(sec⁡θ)\log(\sec \theta).

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 12번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
14.CLP-1 · 2.10절 · 10번우리말 번역

함수 f(x)=ecos⁡(log⁡x)f(x)=e^{\cos\left(\log x\right)} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate the function f(x)=ecos⁡(log⁡x)f(x)=e^{\cos\left(\log x\right)}.

정답·풀이 보기

먼저 연쇄 법칙을 적용하자.

f′(x)=ecos⁡(log⁡x)⋅ddx{cos⁡(log⁡x)}연쇄 법칙이 다시 필요하다:=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅ddx{log⁡x}=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅1x=−ecos⁡(log⁡x)sin⁡(log⁡x)x\begin{aligned} f'(x) &= e^{ \cos\left(\log x\right)} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos\left( \log x \right)\right\} \\ \text{연쇄 법칙이 다시 필요하다:} \\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin( \log x)) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \log x \}\\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin(\log x)) \cdot \frac{1}{x}\\ &=\frac{-e^{\cos(\log x)}\sin(\log x)}{x} \end{aligned}

참고: 지수에 로그가 있지만 약분할 수는 없다. 식 ecos⁡(log⁡x)e^{\cos (\log x)} 은 식 xcos⁡xx^{\cos x} 또는 cos⁡x\cos x 와 같지 않다.

원본 교재 풀이(영어)

Let's start in with the chain rule.

f′(x)=ecos⁡(log⁡x)⋅ddx{cos⁡(log⁡x)}We’ll need the chain rule again:=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅ddx{log⁡x}=ecos⁡(log⁡x)(−sin⁡(log⁡x))⋅1x=−ecos⁡(log⁡x)sin⁡(log⁡x)x\begin{aligned} f'(x) &= e^{ \cos\left(\log x\right)} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos\left( \log x \right)\right\} \\ \text{We'll need the chain rule again:} \\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin( \log x)) \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{ \log x \}\\ &= e^{\cos\left(\log x\right)} (-\sin(\log x)) \cdot \frac{1}{x}\\ &=\frac{-e^{\cos(\log x)}\sin(\log x)}{x} \end{aligned}

Remark: Although we have a logarithm in the exponent, we can't cancel. The expression ecos⁡(log⁡x)e^{\cos (\log x)} is not the same as the expression xcos⁡xx^{\cos x}, or cos⁡x\cos x.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 29번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
15.CLP-1 · 2.10절 · 11번우리말 번역

도함수를 구하세요. 답을 간단히 하지 않아도 됩니다. y=log⁡(x2+x4+1)y=\log(x^2+\sqrt{x^4+1})

영어 원문 보기

Evaluate the derivative. You do not need to simplify your answer. y=log⁡(x2+x4+1)y=\log(x^2+\sqrt{x^4+1})

정답·풀이 보기

y=log⁡(x2+x4+1)So, we’ll need the chain rule:y′=ddx{x2+x4+1}x2+x4+1=2x+ddx{x4+1}x2+x4+1We need the chain rule again:=2x+ddx{x4+1}2x4+1x2+x4+1=2x+4x32x4+1x2+x4+1.\begin{aligned} y&=\log(x^2+\sqrt{x^4+1}) \\ \text{So, we'll need the chain rule:} \\ y'&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^4+1}\right\}}{ x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^4+1}\right\}}{x^2+\sqrt{x^4+1}} \\ \text{We need the chain rule again:} \\ &=\frac{2x+\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^4+1\right\}}{2\sqrt{ x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{4x^3}{2\sqrt{x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}. \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

y=log⁡(x2+x4+1)So, we’ll need the chain rule:y′=ddx{x2+x4+1}x2+x4+1=2x+ddx{x4+1}x2+x4+1We need the chain rule again:=2x+ddx{x4+1}2x4+1x2+x4+1=2x+4x32x4+1x2+x4+1.\begin{aligned} y&=\log(x^2+\sqrt{x^4+1}) \\ \text{So, we'll need the chain rule:} \\ y'&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^2+\sqrt{x^4+1}\right\}}{ x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\sqrt{x^4+1}\right\}}{x^2+\sqrt{x^4+1}} \\ \text{We need the chain rule again:} \\ &=\frac{2x+\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x^4+1\right\}}{2\sqrt{ x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}\\ &=\frac{2x+\frac{4x^3}{2\sqrt{x^4+1}}}{x^2+\sqrt{x^4+1}}. \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 5번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
16.CLP-1 · 2.10절 · 12번우리말 번역

−log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)} 을 미분하세요.

영어 원문 보기

Differentiate −log⁡(cos⁡x)\sqrt{-\log(\cos x)}.

정답·풀이 보기

이 문제는 연쇄 법칙을 두 번 적용해야 한다.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

참고: 제곱근 안에 음의 부호가 있는 것이 이상해 보일 수 있다. 코사인 함수의 값은 항상 1 이하이므로, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 음수이거나 0이다. 따라서 log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} 는 cos⁡x=1\cos x=1 인 점에서만 정의된다(그러면 log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0 이다. 이는 별로 흥미로운 함수가 아니다! 반면 −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) 는 정의역 전체에서 항상 양수이거나 0이므로, 언제나 제곱근을 취할 수 있다.

원본 교재 풀이(영어)

This requires us to apply the chain rule twice.

ddx{−log⁡(cos⁡x)}=12−log⁡(cos⁡x)⋅ddx{−log⁡(cos⁡x)}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡xddx{cos⁡x}=−12−log⁡(cos⁡x)⋅1cos⁡x⋅(−sin⁡x)=tan⁡x2−log⁡(cos⁡x)\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \sqrt{-\log(\cos x)} \right\} &= \frac{1}{2\sqrt{ -\log(\cos x)}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ -\log\left(\cos x\right) \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{ \cos x} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x} \left\{ \cos x \right\}\\ &= -\frac{1}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \cdot \frac{1}{\cos x} \cdot \left(-\sin x\right)\\ &=\frac{\tan x}{2\sqrt{-\log(\cos x)}} \end{aligned}

Remark: it looks strange to see a negative sign in the argument of a square root. Since the cosine function always gives values that are at most 1, log⁡(cos⁡x)\log(\cos x) is always negative or zero over its domain. So, log⁡(cos⁡x)\sqrt{\log(\cos x)} is only defined for the points where cos⁡x=1\cos x=1 (and so log⁡(cos⁡x)=0\log(\cos x) = 0–this isn't a very interesting function! In contrast, −log⁡(cos⁡x)-\log(\cos x) is always positive or zero over its domain – and therefore we can always take its square root.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 8번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
17.CLP-1 · 2.10절 · 13번우리말 번역

log⁡(x+x2+4)\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big) 의 도함수를 계산하고 간단히 하세요.

영어 원문 보기

Calculate and simplify the derivative of log⁡(x+x2+4)\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙(합성함수의 미분법)에 의해 ddxlog⁡f(x)=1f(x)f′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\log f(x)=\frac{1}{f(x)}f'(x) 이다. 따라서

ddx{log⁡(x+x2+4)}=1x+x2+4⋅ddx{x+x2+4}=1x+x2+4⋅(1+2x2x2+4)=1x+x2+4⋅(2x2+4+2x2x2+4)=1x2+4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big)\right\} &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x+\sqrt{x^2+4}\right\} \\ &=\frac{1}{x+\sqrt{x^2+4}}\cdot\left(1+\frac{2x}{2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}}\cdot \left(\frac{ 2 \sqrt{x^2+4} + 2 x} { 2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{\sqrt{x^2+4}} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Under the chain rule, ddxlog⁡f(x)=1f(x)f′(x)\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\log f(x)=\frac{1}{f(x)}f'(x). So

ddx{log⁡(x+x2+4)}=1x+x2+4⋅ddx{x+x2+4}=1x+x2+4⋅(1+2x2x2+4)=1x+x2+4⋅(2x2+4+2x2x2+4)=1x2+4\begin{aligned} \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{\log\big(x+\sqrt{x^2+4}\big)\right\} &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}} \cdot \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\left\{ x+\sqrt{x^2+4}\right\} \\ &=\frac{1}{x+\sqrt{x^2+4}}\cdot\left(1+\frac{2x}{2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{ x+\sqrt{x^2+4}}\cdot \left(\frac{ 2 \sqrt{x^2+4} + 2 x} { 2\sqrt{x^2+4}}\right)\\ &=\frac{1}{\sqrt{x^2+4}} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 10번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
18.CLP-1 · 2.10절 · 14번우리말 번역

g(x)=log⁡(ex2+1+x4)g(x)=\log (e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}) 의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of g(x)=log⁡(ex2+1+x4)g(x)=\log (e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}).

정답·풀이 보기

연쇄 법칙(합성함수의 미분법)을 이용하면

g′(x)=ddx{ex2+1+x4}ex2+1+x4=2xex2+4x321+x4ex2+1+x4(1+x41+x4)=2xex21+x4+2x3ex21+x4+1+x4\begin{aligned} g'(x)&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}\}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\\ &=\frac{2xe^{x^2}+\frac{4x^3}{2\sqrt{1+x^4}}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\left(\frac{\sqrt{1+x^4}}{\sqrt{1+x^4}}\right)\\ &=\frac{2xe^{x^2}\sqrt{1+x^4}+2x^3}{e^{x^2}\sqrt{1+x^4}+1+x^4} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using the chain rule,

g′(x)=ddx{ex2+1+x4}ex2+1+x4=2xex2+4x321+x4ex2+1+x4(1+x41+x4)=2xex21+x4+2x3ex21+x4+1+x4\begin{aligned} g'(x)&=\frac{\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}x}\{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}\}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\\ &=\frac{2xe^{x^2}+\frac{4x^3}{2\sqrt{1+x^4}}}{e^{x^2}+\sqrt{1+x^4}}\left(\frac{\sqrt{1+x^4}}{\sqrt{1+x^4}}\right)\\ &=\frac{2xe^{x^2}\sqrt{1+x^4}+2x^3}{e^{x^2}\sqrt{1+x^4}+1+x^4} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 6번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
19.CLP-1 · 2.10절 · 15번우리말 번역

다음 함수의 x=1x=1 에서의 미분계수의 값을 구하세요: g(x)=log⁡(2x−12x+1)g(x)=\log\Big(\dfrac{2x-1}{2x+1}\Big).

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of the following function at x=1x=1: g(x)=log⁡(2x−12x+1)g(x)=\log\Big(\dfrac{2x-1}{2x+1}\Big).

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

로그의 성질을 이용하면 더 쉬운 문제가 된다:

g(x)=log⁡(2x−1)−log⁡(2x+1)따라서,  g′(x)=22x−1−22x+1그리고  g′(1)=21−23=43\begin{aligned} g(x) &= \log(2x-1) -\log(2x+1)\\ \text{따라서, }~ g'(x) &= \dfrac{2}{2x-1} -\dfrac{2}{2x+1}\\ \text{그리고 }~ g'(1) &= \dfrac{2}{1} -\dfrac{2}{3}=\dfrac{4}{3} \end{aligned}

원본 교재 풀이(영어)

Using logarithm rules makes this an easier problem:

g(x)=log⁡(2x−1)−log⁡(2x+1)So,  g′(x)=22x−1−22x+1and  g′(1)=21−23=43\begin{aligned} g(x) &= \log(2x-1) -\log(2x+1)\\ \text{So, }~ g'(x) &= \dfrac{2}{2x-1} -\dfrac{2}{2x+1}\\ \text{and }~ g'(1) &= \dfrac{2}{1} -\dfrac{2}{3}=\dfrac{4}{3} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 1번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류
20.CLP-1 · 2.10절 · 16번우리말 번역

함수 f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)f(x) = \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)의 도함수를 구하세요.

영어 원문 보기

Evaluate the derivative of the function f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)f(x) = \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right).

정답·풀이 보기

먼저 간단히 하면 다음과 같다:

f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)=log⁡(((x2+5)3x4+10)1/2)=12log⁡((x2+5)3x4+10)=12[log⁡((x2+5)3)−log⁡(x4+10)]=12[3log⁡((x2+5))−log⁡(x4+10)]이제 연쇄법칙을 이용하여 미분한다:f′(x)=12[32xx2+5−4x3x4+10]=3xx2+5−2x3x4+10\begin{aligned} f(x) &= \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)\\ &=\log\left(\left({\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)^{1/2}\right)\\ &=\frac{1}{2}\log\left(\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}\right)\\ &=\frac{1}{2}\left[\log\left({(x^2+5)^3}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ &=\frac{1}{2}\left[3\log\left({(x^2+5)}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ \text{이제 연쇄법칙을 이용하여 미분한다:} \\ f'(x)&=\frac{1}{2}\left[ 3\frac{2x}{x^2+5}-\frac{4x^3}{x^4+10} \right]\\ &=\frac{3x}{x^2+5}-\frac{2x^3}{x^4+10} \end{aligned}

참고: log⁡(x2+4)\log(x^2+4)를 log⁡(x2)+log⁡(4)\log(x^2)+\log(4)로 쓰는 것은 흔한 실수이다. 이 두 식은 서로 같지 않다!

원본 교재 풀이(영어)

We begin by simplifying:

f(x)=log⁡((x2+5)3x4+10)=log⁡(((x2+5)3x4+10)1/2)=12log⁡((x2+5)3x4+10)=12[log⁡((x2+5)3)−log⁡(x4+10)]=12[3log⁡((x2+5))−log⁡(x4+10)]Now, we differentiate using the chain rule:f′(x)=12[32xx2+5−4x3x4+10]=3xx2+5−2x3x4+10\begin{aligned} f(x) &= \log\left(\sqrt{\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)\\ &=\log\left(\left({\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}}\right)^{1/2}\right)\\ &=\frac{1}{2}\log\left(\dfrac{(x^2+5)^3}{x^4+10}\right)\\ &=\frac{1}{2}\left[\log\left({(x^2+5)^3}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ &=\frac{1}{2}\left[3\log\left({(x^2+5)}\right)-\log({x^4+10})\right] \\ \text{Now, we differentiate using the chain rule:} \\ f'(x)&=\frac{1}{2}\left[ 3\frac{2x}{x^2+5}-\frac{4x^3}{x^4+10} \right]\\ &=\frac{3x}{x^2+5}-\frac{2x^3}{x^4+10} \end{aligned}

Remark: it is a common mistake to write log⁡(x2+4)\log(x^2+4) as log⁡(x2)+log⁡(4)\log(x^2)+\log(4). These expressions are not equivalent!

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-1 · 2.10절 · 4번
# 지수함수와 로그함수의 미분계산보통자동 분류