• ベストアンサー

2階微分d^2y/dx^2を詳しく教えてください

微分=傾き=tanθ=dy/dxと言うのは入門書でなんとかわかったのですが 2階微分=傾きの変化率(傾きの傾き)=d^2y/dx^2 のこのd^2y/dx^2がなぜこうなるのかぜんぜんわかりません。 dy/dxがどう変化してd^2y/dx^2となるのか教えてください。 いろいろ本やネットで調べましたが傾き=tanθ=dy/dxまでは入門書でも 詳しく書かれているのですがd^2y/dx^2へはどの解説でもいきなり飛んでいってしまいます。

  • poppai
  • お礼率85% (341/397)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • anisakis
  • ベストアンサー率43% (16/37)
回答No.3

表記の仕方ですか? dy/dxは  yをxで微分するということです 2階微分はdy/dxをさらにxで微分するということです dy/dxのyのところをdy/dxにおきかえれば d(dy/dx)/dx=d^2y/dx^2 見た目ではdが2回掛かっているからd^2 dxの部分も2回掛かっているのでdx^2なんですが dを1つの変数とみたり、dxを1つの変数と見てたりして分かりにくいかもしれません これはそう決めたからなんです ある程度覚えるしかないです

poppai
質問者

お礼

ありがとうございます。 #2の方の回答でなんとなくわかり こちらの回答 >dy/dxのyのところをdy/dxにおきかえれば d(dy/dx)/dx=d^2y/dx^2 で解決しました。 そうです、こういう説明がテキストとかにはない! 微分の説明までは例え話なんかでお子様にもわかるように砕いて砕いて 何ページもかけて説明してあるのですが、必ず二階微分へは解説なしに一気に入ります。 たぶんそれは頭のいい人が執筆するからでついてこれてると思っているのでしょうね。 凡人がなぜ理解できないのかがわからないんだと思います。

その他の回答 (4)

noname#221368
noname#221368
回答No.5

 もう答えは出てると思いますので、これは回答ではありませんが、#1さんへのお礼を見て気になったので、書きます。  #1さんの応えは、質問の意に沿ったものではないと、自分が見ても思えますが、#1さんも#2さんも、結局は同じ事を言ってると、わかった後では何となく思いませんか?。#1さんは本当に、回答のような説明を見て、納得したのかも知れません。納得の仕方は、人それぞれです。なので、 >頭が良すぎて凡人のことがわからないのか? >それとも凡人にもわかるような頭を持ち合わせていないのか? >たぶん私が凡人以下なのでしょう(笑) は違うと思います。あるとすれば、#2さんのような考えを、生まれつき即座に出来るかどうかの違いで、これは頭の良し悪しとは、全然関係ないと思います。得意か不得意かの違いです。  応答が自分の意にそぐわないようなものであれば、「そういう事を聞きたいのじゃない」「こういう事を聞きたいのだ」と、補足に書けば良いだけの話です。  自分も数学や物理に関しては、即座に出来ない方なので、あのようなお礼を書きたくなる気持ちもわかりますが、公共の掲示板である限り、回答者の真意は本当はわからない訳で、回答には誠実に対応すべきだと思います。  なので、#4さんの回答も吟味してみて下さい。吟味できるのは、あなただけです。  最後に自分の意見を言うと(今までも言ってますね)、数学全般の癖として、極端に言葉を切り詰める傾向があります。「ここまで読んだ人なら、言わなくてもわかるだろう」というわけです。自分も、「この記述はあんまりじゃないか?」と思える事態は、数え切れないほどおぼえています。そこで最近は、「数学的記述は、じつは常識的に判断した方が良いのだ」と思うようになりました。それが、#2さんのような発想に、つながると思います。

poppai
質問者

お礼

ありがとうございました。 解決してほったらかしでした。 >回答には誠実に対応すべきだと思います。 すみません,仰るとおりです。 頭のいい人から馬鹿にされたような気分になってつい・・・

  • sanori
  • ベストアンサー率48% (5664/11798)
回答No.4

こんにちは。 ある物体が一定ではない速度で進んでいるとします。何階と何階で止まるか予想できないエレベーターに乗ったときのような感じです。 物体の位置(物体が進んだ距離)をx 時刻(スタートからの時間)をt と置きます。 xをtで1回微分すると、速度(v)になります。 v = dx/dt 横軸をt、縦軸をx としてグラフを描くと、そのグラフにおける tanθ は v を意味します。 vをtで1回微分(xをtで2回微分)すると、加速度(a)になります。 a = dv/dt = d(dx/dt)/dt しかし、d(dx/dt)/dt という表記をする習慣がないので、 a = d^2 x/dt^2 と書きます。 横軸をt、縦軸をv としてグラフを描くと、そのグラフにおける tanθ は a を意味します。 1回微分を dx/dt と書くなら、2階微分を (dx/dt)^2 と書きゃあいいじゃねえか、と言いたくなりますが、 dx/dt = v (dx/dt)^2 = v^2 なので、 a = v^2 という、変な物理法則が誕生してしまいます。 微分を最初習うときって、y’というふうに、ダッシュ記号で表すじゃないですか。 二階微分だったら、y’’です。 大学の力学では、文字の上に点(・)を1回打てば、時刻で1回微分したことを表す、という約束を習います。 ですけど、一般的に、ダッシュや点だけだと、「何で微分したのか」がわかりません。 ですから、d^2 x/dt^2 と書けば、x という主人公を t で2回微分したのだな、ということが明確になります。 それがメリットです。 実は、もう一つ、d^2 x/dt^2 と書くことの大きなメリットがあります。 それは、これです。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A9%E3%83%97%E3%83%A9%E3%82%B7%E3%82%A2%E3%83%B3 「d」ではなく「∂」という記号(偏微分を表す)が用いられていますが、それは気にしないでください。 式を見ると、二階微分の記号(たとえば ∂^2/∂x^2)が、二階微分されるものの記号と分離して‘一人歩き’しているように見えますよね。 そして、∇記号の2乗とか、Δ記号とかが書かれていますが、それは、微分される主役をさておいて、∂^2/∂x^2 などの記号だけを‘無礼’にもまとめて略して記号化したものです。 そういう‘一人歩き’の記号を使うと、物理法則などの式が見やすく、すっきりします。 たぶん、それが、d^2 x/dt^2 とか d^2/dt^2 という書き方をする大きな理由なのでしょう(と私は大学で学んでから初めて思いました)。

poppai
質問者

お礼

ありがとうございます。 解決してほったらかしになってしまいました。 >d^2 x/dt^2 と書けば、x という主人公を t で2回微分したのだな、ということが明確になります。 なるほど、納得です。

  • spring135
  • ベストアンサー率44% (1487/3332)
回答No.2

>傾きの変化率(傾きの傾き)=d^2y/dx^2 d^2y/dx^2=d(dy/dx)/dx はわかりますか。 dy/dx(傾き)をxでさらに微分しているだけのことです。

poppai
質問者

お礼

理解できました。 ズバリです。

noname#128765
noname#128765
回答No.1

定義としてd^2y/dx^2というのは ∃δ>0に関して、|h|<δならば dy(x+h)/dx-dy(x)/dx=Ah+O(|h|) となるAの値である。 ただしO(|h|)は lim(h→0)O(|h|)/h=0となるように満たされる。 x近傍においては A≒ (dy(x+h)/dx-dy(x)/dx)/h と近似できて、これは傾きの変化率にしかすぎない。

poppai
質問者

お礼

どうも いろんな質問みてると素人質問には必ずこのような回答が入りますよね。。 なぜなのでしょう? 頭が良すぎて凡人のことがわからないのか? それとも凡人にもわかるような頭を持ち合わせていないのか? たぶん私が凡人以下なのでしょう(笑)

関連するQ&A

  • 微分 (d^2)y/(dx^2)

    微分で、(d^2)y/(dx^2)っていう表現よく出てきますよね? これについてそもそもなぜ2乗の位置が違うのかって言うのがわからなくなったのですが,,, そもそもdというのはたとえばxで微分したら、微分したののあとにxで微分したことを示すためにdx、yで微分したのならそのあとにdyとかくのですよね? そこから考えたのですが(数学的に正しいかどうかは一切わかりませんが個人的にはこれが一番筋が通りそうな気がしました)、たとえばy=x^3とかで dy=3(x^2)dx d(dy)=D[3(x^2)]dx (d^2)y=6x(dx)dx=6x(dx^2) とつまりdxのまえにxの文字式があればxで微分できるため新しいdxができるが、dyの前にyを含んだ文字がないのでyで微分できないため?といった風に考えました。。。(汗) 正確な解釈を教えてください。あとdxとかの扱い方がいまいちよくわかってないので、上ので間違ってるところの指摘お願いします。

  • 1.(d^4y/dx^4)+(2d^2y/dx^2)+8dy/dx)+

    1.(d^4y/dx^4)+(2d^2y/dx^2)+8dy/dx)+5y=0 2.(dy/dx)+1-x-x^2-(2x+1)y-y^2=0 3.{(x+1)d^2y/dx^2}+{(4x+5)dy/dx}+(4x+6)y={(x+1)^2}e^(-2x) の一般解を求めたいです。 解答解説をお願いします。

  • d/dx * y^4 = d=dy * y^4 *

    教科書に合成関数の微分法により、d/dx * y^4 = d=dy * y^4 * dy/dx と書いてあったのですが、なぜこうなりますか? 一応、理解しているかは分かりませんが合成関数の微分法については知っています  どなたかもう少し噛み砕いて説明していただけると助かります

  • 合成関数の微分法により,d/dx * y^2 =

    合成関数の微分法により,d/dx * y^2 = d/dy * y^2 * dy/dxと書いてあったのですが、何故こうなるかが分かりません 関数 y = f(g(x)) を y = f(t) と u = g(x) の合成関数と考えるとき, dy/dx = dy/du * du/dx が合成関数の説明ですが、ここの説明のyとuは、上の式(d/dx * y^2 = d/dy * y^2 * dy/dx)では何になっていますか?

  • 全微分について

    全微分公式は dz=∂z/∂y・dy+∂z/∂x・dx ですが、 全微分可能性は、ε(x,y)/(√dx^2+dy^2)→0 ですよね。 全微分可能性は、ちょうど接平面の対角線の高さとΔzの差を、ΔxとΔyを一辺とする長方形の対角線である(√dx^2+dy^2)で割って極限を取るという形になっています。 そうならば、全微分も、Δz/(√Δx^2+Δy^2)であるべきですよね。それが、なぜ上式になるのかわかりません。 僕にはそれぞれの成分が、接平面のxの変化によるzの増分とy方向の変化によるzの増分を足すと、zの増分になるとしか意味しておらず、 微分の微分係数を求めるつまり、平均変化率の極限値になっていないと思うのですが・・・ 確か、dy/dx=接戦の傾きで、上式では単に成り立つよねとしか言えていないような・・・・

  • 微分と偏微分の問題です

    次の問題が与えられています。 x=a*sin^3t , y=a*cos^3tのとき、dy/dx,d^2y/dx^2、∂y/∂x,∂^2y/∂x^2を求めよ。 まず、微分の方なのですが、xとyをtで微分し、そこから式を進めて、 dy/dx = - sin^3t/cos^3t = -tan^3t が求まりました。 そして、 d^2y/dx^2 = - 1/a*cos^9t が求まりました。 これについて、まず、本当に正しいのかを添削してください。 間違っていましたら、ご解説をお願いします。 そして、偏微分についてですが、これはどのように回答していくのが正しいのでしょうか。 偏微分をよく知らないこともあり、どうやって回答していくべきか悩んでいます。 ご解説をお願いします。 以上、よろしくお願いします。

  • 2階微分の表記の方法に疑問があります

    (d^2 y)/(dx^2) が2階微分の表記というのは知っているのですが, (d/dx) (dy/dx) から考えられる表記は (d^2y) / (dx)^2 とdyを( )でくくるのが妥当かと思うのですが なぜそうしないのでしょう? ご教授下さい。宜しくお願いします。

  • d(dx)

    yがxの関数でy=f(x)と書けるとき、dy=f'(x)dxで、これはdx=X-x,dy=Y-yとしたときに点(x,f(x))での接線上の点を(X,Y)としたときの接線の方程式を表すとのことでした。 このあと2階微分の説明のところでdx=⊿xはxに無関係にとれるのでd(⊿x)=0だからd(dx)=0とありました。dx=X-xなのでd(dx)=0-1=-1と考えてはいけないのはなぜですか?

  • d^2y/dx^2は何と読めばいいのでしょうか?

    いつもお世話になります。 学生時代、まったく勉強しなかったものですから、最近、 独学を始めています。そこで、微分の記号の読み方からつまづいて います。一回微分のdy/dxは「ディーワイ・バイ・ディーエックス」 と読めばいいと前回の質問で回答いただけたのですが、 2回微分のd^2y/dx^2は何と読んだらいいのでしょうか? よろしく、ご教授願います。

  • 二階の全微分について

    物理でxyの座標を極座標に変換し加速度を計算するなかで、2階の全微分に困っています。あまり、微分積分は慣れていないので、丁寧に教えていただけると助かります。 http://okwave.jp/qa/q2707943.html でも、同じような質問があります。 一階の全微分はわかりますが、2階の全微分で項が増えるのがわかりません。 具体的には、 Z=f(X,Y), X=g(t) Y=h(t)で、 dZ/dt=(∂Z/∂x)dx/dt+(∂Z/∂y)dy/dt まではよくわかり、これを二階にするときはまず、第1項目(∂Z/∂x)dx/dtが {∂/∂x(∂Z/∂x)dx/dt}dx/dt+{∂/∂y(∂Z/∂x)dx/dt}dy/dt となるだと思うのですが、(∂Z/∂x)d/dt(dx/dt)という項も加わるようです。詳しくその考え方を教えていただけますでしょうか?