문제 은행 · 미적분 · 미적분Ⅱ · 미분법

지수함수와 로그함수의 미분

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

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 문제CLP-1 · 2.10절 · 10번우리말 번역

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

다 풀었으면 정답 확인

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.

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