calculus

연쇄 법칙: 언제 어떻게 적용하는가 (예제 포함)

삼각함수, 지수함수, 중첩 합성을 다루는 일곱 가지 풀이 예제로 연쇄 법칙을 정복하세요. 바깥-그다음-안쪽 패턴을 익히고 가장 흔한 실수를 피하세요.
AI-Math Editorial Team

By AI-Math Editorial Team

Published 2026-05-02

연쇄 법칙은 미분에서 가장 많이 쓰이는 도구이자 가장 큰 실수의 원천이기도 합니다. "바깥-그다음-안쪽" 패턴을 체화하면 거의 모든 합성함수를 세 줄 안에 미분할 수 있습니다. 이 가이드는 그 패턴을 보여 주고, 난도를 높여 가는 일곱 가지 예제를 풀며, 미리 외워 둘 가치가 있는 네 가지 실수를 정리합니다.

연쇄 법칙이 말하는 것

ffgg 가 미분 가능하면, 합성 f(g(x))f(g(x)) 의 도함수는

ddxf(g(x))=f(g(x))g(x).\frac{d}{dx} f(g(x)) = f'(g(x)) \cdot g'(x).

말로 하면: 바깥 함수를 안쪽에서 평가해 미분하고, 안쪽의 도함수를 곱한다. "바깥"과 "안쪽" 표시는 타협 불가입니다. 헷갈리면 답이 뒤집힙니다.

유용한 암기법: 연쇄 법칙은 "바깥 도함수 곱하기 안쪽 도함수"이며, 결코 더하기도, 하나만도 아닙니다.

풀이 예제 (쉬움 → 어려움)

예제 1: ddxsin(2x)\frac{d}{dx}\sin(2x)

  • 바깥: sin(u)\sin(u), 안쪽: u=2xu = 2x.
  • ddusin(u)=cos(u)\frac{d}{du}\sin(u) = \cos(u), ddx(2x)=2\frac{d}{dx}(2x) = 2.
  • 결과: cos(2x)2=2cos(2x)\cos(2x) \cdot 2 = 2\cos(2x).

예제 2: ddxex2\frac{d}{dx} e^{x^2}

  • 바깥: eue^u, 안쪽: u=x2u = x^2.
  • ddueu=eu\frac{d}{du} e^u = e^u, ddx(x2)=2x\frac{d}{dx}(x^2) = 2x.
  • 결과: ex22x=2xex2e^{x^2} \cdot 2x = 2x e^{x^2}.

예제 3: ddx(3x2+1)4\frac{d}{dx}(3x^2 + 1)^4

  • 바깥: u4u^4, 안쪽: u=3x2+1u = 3x^2 + 1.
  • dduu4=4u3\frac{d}{du} u^4 = 4u^3, ddx(3x2+1)=6x\frac{d}{dx}(3x^2 + 1) = 6x.
  • 결과: 4(3x2+1)36x=24x(3x2+1)34(3x^2 + 1)^3 \cdot 6x = 24x(3x^2 + 1)^3.

예제 4: ddxln(cosx)\frac{d}{dx}\ln(\cos x)

  • 바깥: lnu\ln u, 안쪽: u=cosxu = \cos x.
  • ddulnu=1u\frac{d}{du}\ln u = \frac{1}{u}, ddxcosx=sinx\frac{d}{dx}\cos x = -\sin x.
  • 결과: 1cosx(sinx)=tanx\frac{1}{\cos x} \cdot (-\sin x) = -\tan x.

예제 5: ddxx2+1\frac{d}{dx}\sqrt{x^2 + 1}

  • (x2+1)1/2(x^2 + 1)^{1/2} 로 다시 씁니다.
  • 바깥: u1/2u^{1/2}, 안쪽: u=x2+1u = x^2 + 1.
  • 바깥 도함수: 12u1/2\frac{1}{2}u^{-1/2}. 안쪽: 2x2x.
  • 결과: 12(x2+1)1/22x=xx2+1\frac{1}{2}(x^2+1)^{-1/2} \cdot 2x = \frac{x}{\sqrt{x^2+1}}.

예제 6: 중첩 연쇄 — ddxsin(cos(x2))\frac{d}{dx}\sin(\cos(x^2))

세 겹 — 연쇄 법칙을 두 번 적용합니다.

  • 가장 바깥: sin(u)\sin(u), 안쪽 u=cos(x2)u = \cos(x^2).
  • dudx=sin(x2)2x\frac{du}{dx} = -\sin(x^2) \cdot 2x (cos(x2)\cos(x^2) 에 연쇄 법칙).
  • 결과: cos(cos(x2))(sin(x2))2x=2xsin(x2)cos(cos(x2))\cos(\cos(x^2)) \cdot (-\sin(x^2)) \cdot 2x = -2x\sin(x^2)\cos(\cos(x^2)).

예제 7: 연쇄 법칙 + 곱의 법칙 함께 — ddx(x2sin(3x))\frac{d}{dx}\bigl(x^2 \sin(3x)\bigr)

  • 먼저 곱의 법칙: (fg)=fg+fg(fg)' = f'g + fg'.
  • f=x2f = x^2, f=2xf' = 2x. g=sin(3x)g = \sin(3x), 연쇄 법칙으로 g=3cos(3x)g' = 3\cos(3x).
  • 결과: 2xsin(3x)+x23cos(3x)=2xsin(3x)+3x2cos(3x)2x \sin(3x) + x^2 \cdot 3\cos(3x) = 2x\sin(3x) + 3x^2\cos(3x).

외워 둘 가치가 있는 네 가지 실수

  1. 안쪽 도함수를 잊는 것. ddxsin(2x)=cos(2x)\frac{d}{dx}\sin(2x) = \cos(2x) 라고 쓰는 것이 가장 흔한 연쇄 법칙 오류입니다. 인수 22 는 필수입니다.
  2. 대입 전에 안쪽을 미분하는 것. ddx(3x2+1)4\frac{d}{dx}(3x^2+1)^44(6x)34(6x)^3아닙니다. 바깥 도함수는 안쪽 식에서 평가하지, 안쪽 도함수에서 평가하지 않습니다.
  3. 중첩 함수를 곱으로 착각하는 것. sin(2x)\sin(2x)합성이지 곱이 아닙니다. 곱의 법칙이 아니라 연쇄 법칙을 쓰세요.
  4. 삼각함수 거듭제곱 괄호를 잘못 묶는 것. sin2(x)=(sinx)2\sin^2(x) = (\sin x)^2 — 바깥은 u2u^2, 안쪽은 sinx\sin x. 바깥이 sin\sin, 안쪽이 x2x^2sin(x2)\sin(x^2) 와 혼동하기 쉽습니다.

막힐 때: 치환 요령

u=(안쪽 부분)u = \text{(안쪽 부분)} 으로 놓고, dydu\frac{dy}{du}dudx\frac{du}{dx} 를 구해 곱합니다. 함수가 위협적으로 보여도 이 기계적 치환은 항상 작동합니다.

직접 해보기

임의의 합성함수를 무료 도함수 계산기에 붙여 넣고 각 연쇄 법칙 적용을 단계별로 확인하세요. 숙제 중 빠른 참조를 위해 연쇄 법칙 치트시트 섹션과 함께 쓰세요.

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Published 2026-05-02

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