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$$$x^{x}$$$의 도함수
사용자 입력
$$$\frac{d}{dx} \left(x^{x}\right)$$$을(를) 구하시오.
풀이
$$$H{\left(x \right)} = x^{x}$$$라고 하자.
양변에 로그를 취합니다: $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right) = \ln\left(x^{x}\right)$$$.
로그의 성질을 이용하여 우변을 다시 쓰십시오: $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right) = x \ln\left(x\right)$$$
방정식의 양변을 각각 미분하시오: $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right) = \frac{d}{dx} \left(x \ln\left(x\right)\right)$$$
방정식의 좌변을 미분하세요.
함수 $$$\ln\left(H{\left(x \right)}\right)$$$는 두 함수 $$$f{\left(u \right)} = \ln\left(u\right)$$$와 $$$g{\left(x \right)} = H{\left(x \right)}$$$의 합성함수 $$$f{\left(g{\left(x \right)} \right)}$$$이다.
연쇄법칙 $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(g{\left(x \right)} \right)}\right) = \frac{d}{du} \left(f{\left(u \right)}\right) \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$을(를) 적용하십시오:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)\right)}$$자연로그 함수의 도함수는 $$$\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right) = \frac{1}{u}$$$:
$${\color{red}\left(\frac{d}{du} \left(\ln\left(u\right)\right)\right)} \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right) = {\color{red}\left(\frac{1}{u}\right)} \frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)$$역치환:
$$\frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(u\right)}} = \frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{{\color{red}\left(H{\left(x \right)}\right)}}$$따라서, $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(H{\left(x \right)}\right)\right) = \frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{H{\left(x \right)}}$$$.
방정식의 우변을 미분하시오.
$$$f{\left(x \right)} = x$$$와 $$$g{\left(x \right)} = \ln\left(x\right)$$$에 대해 곱의 미분법칙 $$$\frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)} g{\left(x \right)}\right) = \frac{d}{dx} \left(f{\left(x \right)}\right) g{\left(x \right)} + f{\left(x \right)} \frac{d}{dx} \left(g{\left(x \right)}\right)$$$을 적용하십시오:
$${\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x \ln\left(x\right)\right)\right)} = {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right) \ln\left(x\right) + x \frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right)\right)}$$자연로그 함수의 도함수는 $$$\frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right) = \frac{1}{x}$$$:
$$x {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(\ln\left(x\right)\right)\right)} + \ln\left(x\right) \frac{d}{dx} \left(x\right) = x {\color{red}\left(\frac{1}{x}\right)} + \ln\left(x\right) \frac{d}{dx} \left(x\right)$$멱법칙 $$$\frac{d}{dx} \left(x^{n}\right) = n x^{n - 1}$$$을 $$$n = 1$$$에 대해 적용하면, 즉 $$$\frac{d}{dx} \left(x\right) = 1$$$:
$$\ln\left(x\right) {\color{red}\left(\frac{d}{dx} \left(x\right)\right)} + 1 = \ln\left(x\right) {\color{red}\left(1\right)} + 1$$따라서, $$$\frac{d}{dx} \left(x \ln\left(x\right)\right) = \ln\left(x\right) + 1$$$.
따라서 $$$\frac{\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right)}{H{\left(x \right)}} = \ln\left(x\right) + 1$$$.
따라서 $$$\frac{d}{dx} \left(H{\left(x \right)}\right) = \left(\ln\left(x\right) + 1\right) H{\left(x \right)} = x^{x} \left(\ln\left(x\right) + 1\right)$$$.
정답
$$$\frac{d}{dx} \left(x^{x}\right) = x^{x} \left(\ln\left(x\right) + 1\right)$$$A