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早稲田大学 創造理工学研究科 経営システム工学専攻 2022年8月実施 微积分

Author​

思齐塾, 祭音Myyura

Description​

x>0x > 0 において、次の関数 (function) を xx で微分 (derivative) せよ。

f(x)=(12x)xf(x) = \left(\frac{1}{2x}\right)^x

题目描述​

在 x>0x>0 时,对函数

f(x)=(12x)xf(x)=\left(\frac1{2x}\right)^x

关于 xx 求导。

Kai​

To differentiate the function f(x)=(12x)xf(x) = \left(\frac{1}{2x}\right)^x , we can use logarithmic differentiation.

Let y=f(x)=(12x)xy = f(x) = \left(\frac{1}{2x}\right)^x . Take the natural logarithm of both sides:

ln⁡y=ln⁡((12x)x)=xln⁡(12x)=xln⁡(2x)−1=−xln⁡(2x)\ln y = \ln \left(\left(\frac{1}{2x}\right)^x\right) = x \ln \left(\frac{1}{2x}\right) = x \ln (2x)^{-1} = -x \ln(2x)

Now, differentiate both sides with respect to xx :

1ydydx=−ln⁡(2x)−x⋅12x⋅2=−ln⁡(2x)−1\frac{1}{y} \frac{dy}{dx} = -\ln(2x) - x \cdot \frac{1}{2x} \cdot 2 = -\ln(2x) - 1

Multiply both sides by yy :

dydx=y(−ln⁡(2x)−1)=(12x)x(−ln⁡(2x)−1)\frac{dy}{dx} = y(-\ln(2x) - 1) = \left(\frac{1}{2x}\right)^x(-\ln(2x) - 1)

Thus,

dydx=−(12x)x(ln⁡(2x)+1)\frac{dy}{dx} = -\left(\frac{1}{2x}\right)^x(\ln(2x) + 1)

So, the derivative of f(x)f(x) is

f′(x)=−(12x)x(ln⁡(2x)+1)f'(x) = -\left(\frac{1}{2x}\right)^x(\ln(2x) + 1)

Final Answer: The final answer is f′(x)=−(12x)x(ln⁡(2x)+1)\boxed{f'(x) = -(\frac{1}{2x})^x(\ln(2x)+1)}