• ベストアンサー

微分の公式

微分の公式 定義は、xにおいてΔtだけ違いのある2点の傾きを出し、Δtを小さくしていく事で接線を出すのですが、その性質(次数が係数になり、かつ1つ下がる)はいかにして導きだされたのでしょうか? 定義と結果のつなぎ目が知りたいです。 誰かこの事もしくは関連図書をご存知の方がいらっしゃいましたら、知恵をお貸し下さい。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • puyo3155
  • ベストアンサー率34% (229/663)
回答No.1

例えば、 y=x^2 にて、  X=A と、X=A+t を代入して、2点の傾きをもとめると  ((A+t)^2ーA^2)/t = (2At+t^2)/t = 2A+t となるので、tが0になれば、2A。つまり、y=x^2の X=Aにおける傾きは、2Aになります。 これを、汎用的にすれば証明は可能です。数学の教科書に出てませんか?

skeleton24
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 そうですね…普通に計算すれば、極簡単な事ですね…

その他の回答 (2)

noname#185706
noname#185706
回答No.3

#2の訂正です。本文、下から5行目で ×(合成関数の微分) ○(関数の積の微分) 失礼しました。

skeleton24
質問者

お礼

了解です。

noname#185706
noname#185706
回答No.2

↓でどうでしょう。 http://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/category/bibun/keisan/henkan-tex.cgi?size=3&target=/math/category/bibun/keisan/diff-x%5En.html (ただし、α が無理数の場合は扱われていません。) α が自然数の場合には、次のように数学的帰納法を使うこともできます。 n が自然数の場合の (x^n)’ = n x^(n-1) の証明。 n = 1 に対しては、 左辺 = (x)’ = lim[{(x+h)-x}/h] = lim 1 = 1 、 右辺 = 1・x^0 = 1・1 = 1 、 で与式は成り立つ。 与式が n = k (>= 1) に対して成り立つと仮定すると、 n = k+1 に対して、 与式の左辺 = {x^(k+1)}’ = (x・x^k)’ = (x)’・x^k + x・(x^k)’  (合成関数の微分) = 1・x^k + x・{k x^(k-1)}  (第2項は仮定より) = x^k + k x^k = (k+1)x^k = 与式の右辺

skeleton24
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 なるほど、帰納法を使えば証明出来ますね。 数学って美しい。

関連するQ&A

  • 微分係数と導関数(数学II)

    お世話になっております。数学IIの微積の入り始めからの質問です。 どうも、極限値から微分係数を定義するあたりから、掴み損ねているのですが、まず、微分係数を図形的に捉えて、これを任意の曲線上の点上の接線の傾きを表すこと。 導関数について、これを定義通りに公式から導く。次いで導関数f'(x)のxに色々な値aを代入すると、元の関数y=f(x)のxが限り無くaに近付く時の平均変化率つまり微分係数になる。など色々説明されていますが、始めグラフで説明されていたのが、極限値あたりから途端に言葉だけの説明になり、当初平均の速さと瞬間の速さをうまく関数に対応させていた考えが、途中で途絶えてしまった感があります。そこで、単純な導関数から微分係数を求める問題をグラフから捉えてみようと図に落としてみました。 例題 関数f(x)=x^2-4xのx=0,3における微分係数を求めろ。 解 f'(x)=2x-4 が与式の導関数であるから(ここは機械的に計算しました)、 f'(0)=-4 f'(3)=2 微分係数は接線の傾きであること、接線の定義上放物線と交わるような直線とはならないし、また、微分係数はxが限り無く0または3に近付くときの平均変化率の値であることを考えると何となくですが、添付画像のようになりました。何でも良いのでアドバイスいただけると嬉しいです。 宜しくお願いします。

  • 微分の話です。高校生です

    僕はどうして微分を物理でするのか知りたいです。 それである本にのっていて読んだのですが、微分を使う意味というのがすこしわからなかったので質問します たとえば、v-tグラフでdv/dtといえば、接線の傾きをあらわしています。 「接線の傾き=加速度a」の関係は素直に分かる。 と書いていたのですが、僕は素直に分かりません どうして「接線の傾き=加速度a」の関係がなりたつのでしょうか? x-tグラフなら接線の傾きがdx/dtは何をあらわすことになるのでしょうか? ここで僕が思ったことはx-tグラフの接線の傾きdx/dtはx/t=vというのが成り立つからdx/dt=vとなるのでしょうか? それだと物理で微分を使う意味ってあまり意味無くないですか? 最初からs/tとすればいいので v-tグラフとはどういう意味ですか? v=「比例定数」tとなるグラフのことでしょうか?

  • 微分について。

    微分について、質問があります。 微分はよく接線の傾きを表すと聞くのですが、 例えばy=x^2があるとします。これを微分すればy'=2xとなりある点の xを代入すればその場所での傾きでます。 この式はグラフが考えやすくて理解しやすいです。 そして、y=(t^2)√(3x+1)を微分するとします。 これだと、どのようにグラフを考えて傾きを出すのか頭がこんがってしまいます。微分というのがわからなくなってしまいました。 こんな初歩的な悩みに微分について教えてくださいm(__)m

  • 微分方程式から接線の傾き図示

    微分方程式 dx/dt=x+1 を t=0のときx=0という初期条件で考えると。この微分方程式の解をx=f(t)とすると、これはt-x平面でのある曲線をあらわす。 ここからがわからないところです。 この曲線x=f(t)の上の点(t,x)では接線の傾きがx+1になっている。 xがtの関数ということはわかりますが、例えば y=f(x) の接線の傾きはxの多項式であらわされるように、曲線x=f(t)の上の点(t,x)では接線の傾きはtの多項式だとおもいます。f(t)+1では具体的な傾きがわかりません。 本の続きでは、t-x平面の各点に傾きx+1の小線分(青線?)をとりつけた図をかいています。オレンジ線は微分方程式の答え。 横軸がtで傾きはx+1なので図示できないと思うのですが、なぜこのような図になるかわかりません。 どなたか、なぜ接線の傾きx+1は図示できるかおしえてください。お願いします。

  • 微分可能なのに尖ってる?

    (ベクトルを全角大文字で書きます。) 『 パラメータtで表されるベクトルX = Φ(t)がt0で微分可能とは Φ(t) = Φ(t0) + Α(t - t0) + Θ(t) lim(t→t0) |Θ(t)|/(t - t0) = 0 なるΘ(t)が存在する事である 』 と、物の本で読みました。 そして微分可能な時 Α = Φ'(t0)を微分係数といい、t0での接線の方向ベクトル、 dX = Φ'(t0)dtを微分と言い、接線の方程式だそうです。 なるほどと納得してみたのですが実際の問題に当たったら不可解な点が出てきました。 X = (cos^3 t, sin^3 t) というものです。きっと名前も付いてるような有名な図形だとは思うのですが。 dX = (-3 cos^2 t sin t, 3 sin^2 t cos t) dt で一見微分可能なのですが、Excelで図形を書いてみた所、 (1,0),(0,1),(-1,0),(0,-1)の4点で尖ってるんです。 微分可能なのに尖ってるってどう言う事?とdXを見直してみた所、確かにこの4点ではdX = 0となります。 でも Θ(t) = (cos^3 t - 1, sin^3) とおくと、計算すれば分かりますが lim(t→0) Θ(t)/t = 0 が成り立ってるので定義から微分可能と言う事になります。 と言う事は、「見た目には尖って見えても微分可能である」と言う事があり得ると考えていいのでしょうか?

  • 微分

    関数y=x2乗+1のグラフに点C(2,1)から引いた接線の方程式を求めよ。 この問題まず接線(t,t2乗+1)と接点をおき関数を微分して、接線の傾きを求めてその直線が(2,1)を通るので代入して計算しましたが答えが出ません。 計算ミスでしょうか?やり方は合っていますか?

  • 微分(公式を使わない)

    関数 y=√(1-x)は微分すると-(1/2√(1-x))になりますが、これを僕が公式を使わずに微分の定義式でやると答えが+になってしまいます。画像の計算過程はどこが間違っていますか?多分はじめっから的外れなことしてると思うんですが・・・

  • 微分公式

    微分公式にの導きかた(定義)についておしえてください。 できれば、くわしく教えてほしいです。 (1) (e^x)'=e^x (2) (logx)'=1/x (x>0) (3) (log|x|)'=1/x

  • 微分についての質問です

    1、関数f(x)=3x^2の表す曲線上の点(1,3)における接線の傾きを求めよ。 2、関数f(x)=x^2の表す曲線上の点A(a,a^2+1)における接線の傾きが6のとき、aの値を求めよ。 3、関数f(x)=x^2-xについて、xが1から3まで変わるときの平均変化率とx=aにおける微分係数が   等しくなるように、aの値を定めよ。 授業を休んでいたのでわかりません。 途中式もお願いします。

  • 微分・積分

    仮にA=-Δy/Δxという公式があったとします。これはyの式をxで微分して-1を全体にかけろって考えかたでよろしいのでしょうか?仮に、xとyのパラメータを集めてそれをグラフ化し、エクセルで曲線のグラフを作ります。その曲線に近似曲線を当てはめて公式を作ったとします。この近似曲線の公式をyと見立ててxで微分して近似曲線の微分公式を作成して,個々それぞれのx値を代入していく方法で部分的なAという値は求まるのでしょうか?また近似曲線のR^2値は1に近ければ近いほど近似されていると考えてよろしいのでしょうか?近似曲線の次数を上げればあげるほどR^2値が1に近づく場合はやはり1番高い次数の公式を使用したほうがよいのでしょうか?微分積分と聞くとなぜか接線とか加速度・速度・距離の微分積分の関係をイメージしてうんですがいまいちよく理解できていない点が多すぎて困ってます。物理では昔、微分やら積分などを使っていた記憶があるのですが、そのとき微分・積分の式(Δy/Δxや∫f(x)dx)を色々とこねくり回して式を変形させていた記憶があります。この辺がいまいち思い出せなくて困っています。また、F=maをa=F/mとして時間tで積分していくとvという速度の公式になり、それまたvの公式を積分するとxという距離の公式になると思っているのですが、それぞれが不定積分なのでCなどというようなものがついてきます。それが初速度だったり、初期位置だったりというあいまいな記憶があるのですが間違っているのでしょうか?