kakko_pn

数学の質問です。

y=xxy=x^xを微分する時、(xa)′=axa−1(x^a)^{'}=ax^{a-1}または(ax)′=axlog⁡a(a^x)^{'}=a^x \log aに倣って、(xx)′=x⋅xx−1=xx(x^x)^{'}=x \cdot x^{x-1}=x^xや(xx)′=xxlog⁡x(x^x)^{'}=x^x \log xとするのは間違いで、対数微分法を使わなければならないのはなぜでしょうか?(xx)′=x⋅xx−1=xx(x^x)^{'}=x \cdot x^{x-1}=x^xや(xx)′=xxlog⁡x(x^x)^{'}=x^x \log xのどこが間違って居るのでしょうか?

回答宜しくお願いします。

回答 1件

ベストアンサー

退会したユーザー

f(x)g(x)f(x)^{g(x)} を微分してみます。

ddxf(x)g(x)=ddxexp⁡(g(x)log⁡f(x))=exp⁡(g(x)log⁡f(x))⋅ddx{g(x)log⁡f(x)}=f(x)g(x){ddxg(x)log⁡f(x)+g(x)ddxlog⁡f(x)}\begin{aligned}\frac{d}{dx} f(x)^{g(x)} &= \frac{d}{dx} \exp(g(x) \log f(x)) \\ &= \exp(g(x) \log f(x)) \cdot \frac{d}{dx}\{g(x) \log f(x)\} \\ &= f(x)^{g(x)} \left\{\frac{d}{dx}g(x) \log f(x) + g(x) \frac{d}{dx}\log f(x)\right\}\end{aligned}

この式は(aa を xx と無関係な定数として)

・f(x)=x, g(x)=af(x) = x,\ g(x) = a なら axa−1a x^{a - 1},

・f(x)=a, g(x)=xf(x) = a,\ g(x) = x なら axlog⁡aa^x \log a,

・f(x)=x, g(x)=xf(x) = x,\ g(x) = x なら xx(log⁡x+1)x^x(\log x + 1)

になります。


こうして xa,ax,xxx^a,a^x,x^x の導関数を一度にひき出してみれば,どれか 11 つの導関数を他の 22 つに「倣っ」て計算しようという考えにはならないかと思います。



  • kakko_pn

    成程!

    目から鱗が落ちた様に感じました!

    ありがとうございます!

  • kakko_pn

    因みに、微分からは逸れて終うのですが、xax^a、axa^xはそれぞれ冪関数、指数関数と呼ばれますが、xxx^xは何と呼ばれるのでしょうか?

    補足

    すみません、もう1つ宜しいでしょうか?

    分数関数は冪関数に含まれますか?

    f(x)x\frac{f(x)}{x}はaxbax^bの和の形に直せますが、f(x)g(x)\frac{f(x)}{g(x)}(g(x)g(x)はxxでも定数でもないとします)はaxbax^bの和の形に直せないですよね、、、

  • 退会したユーザー

    xxx^x が何か固有の名前でよばれているのは見たことがないので,多分広く一般に通用する名称はないと思います。


    冪関数といえば f(x)=xaf(x) = x^a という素朴な形のものに限ります。多項式や分数関数のような,より複雑なふるまいをする関数は冪関数とはいいません。


  • kakko_pn

    xxx^xには特有の名前はないのですね。そして、多項式で表される関数は冪関数とは呼ばないのですね、、、勘違いして居ました、、、

    ありがとうございます。

  • kakko_pn
    お礼

    ありがとうございました!

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