微分法

対数関数の導関数

$(\log x)' = \frac{1}{x}$ の証明

微分法の「対数関数の導関数」を、答えを先に押さえてから理解できる形に整理したページです。「$(\log x)' = \frac{1}{x}$ の証明」でつまずきやすい点も含めて、学習の流れを短く確認できます。

数学Ⅲ 約6分 難易度 1

このページのまとめ

先に押さえておくこと

対数関数の導関数の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。

答えの要点

$(\log x)' = \frac{1}{x}$ の証明の答えと条件を先に確認できます。

  • テーマ: (logx)=1x(\log x)' = \frac{1}{x} の証明
  • ポイント: 微分法の基礎を短く確認しやすく、検索から入ってもそのまま理解まで進めやすい記事です。
  • 次に読むなら: 関連ページ、またはアプリで類題演習

問題

次の関数を微分せよ。

(1)y=logx(1)\quad y = \log x
(2)y=log(2x+1)(2)\quad y = \log(2x+1)
(3)y=xlogx(3)\quad y = x \log x

答えを見る

(1)  y=1x(1)\; y' = \underline{\frac{1}{x}}
(2)  y=22x+1(2)\; y' = \underline{\frac{2}{2x+1}}
(3)  y=logx+1(3)\; y' = \underline{\log x + 1}

解説

対数関数の微分について解説します。

自然対数logx\log x(底がeeの対数)の微分は、覚えておくべき重要な公式です。

なぜこの公式が成り立つんですか?

逆関数の微分を使って証明できるよ。

y=logxy = \log xの逆関数はx=eyx = e^yだからね。

y=logxy = \log xとすると、x=eyx = e^yです。

両辺をxxで微分すると、

1=eydydx1 = e^y \cdot \frac{dy}{dx}

これをdydx\frac{dy}{dx}について解くと、

dydx=1ey=1x\frac{dy}{dx} = \frac{1}{e^y} = \frac{1}{x}

(最後にey=xe^y = xを代入しました)

したがって、(logx)=1x(\log x)' = \frac{1}{x}が示されました。

それでは問題を解いていこう!

(1)y=logx(1)\quad y = \log x

これは公式そのままです。

y=1xy' = \underline{\frac{1}{x}}
(2)y=log(2x+1)(2)\quad y = \log(2x+1)

合成関数の微分を使うよ。

f(x)=2x+1f(x) = 2x+1とすると、y=logf(x)y = \log f(x)の形なので、

y=f(x)f(x)y' = \frac{f'(x)}{f(x)}
=22x+1= \frac{2}{2x+1}
=22x+1= \underline{\frac{2}{2x+1}}

真数を微分したものを、真数で割るんですね!

完璧だね!この理解があれば色々な対数関数の微分ができるよ。

(3)y=xlogx(3)\quad y = x \log x

これは積の微分公式(uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv'を使います。

u=x,v=logxu = x, v = \log xとすると、

y=(x)logx+x(logx)y' = (x)' \cdot \log x + x \cdot (\log x)'
=1logx+x1x= 1 \cdot \log x + x \cdot \frac{1}{x}
=logx+1= \log x + 1
=logx+1= \underline{\log x + 1}

x1x=1x \cdot \frac{1}{x} = 1となることに注意してね。

このページのまとめ

ここでは対数関数logx\log xの微分について学習しました。

(logx)=1x(\log x)' = \frac{1}{x}という公式は指数関数の微分と並んで非常に重要です。

合成関数の微分(logf(x))=f(x)f(x)(\log f(x))' = \frac{f'(x)}{f(x)}をマスターして、様々な対数関数の微分ができるようになりましょう!

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