• 締切済み

微分とは何か

関数y=f(x)に対して、xの微分dxとyの微分dyはそれぞれ dx=⊿x dy=f´(x)dx と定義される、と教科書に書いてあるのですが、 このように定義することの根拠や妥当性はどこにあるのですか。 また、導関数を求める=微分する、と習ったのですが、 「微分すること」と「微分」とはどのように違うのですか。

みんなの回答

回答No.7

微分の根拠を経験に求めるなら、それは「速さ」 という概念を数学化する必要があったからだと 思います。 2点間の距離を△x、2点間の移動にかかった 時間を△tとすれば平均の速さは △x/△t ある位置(あるいはある時刻)での速さを求めるには 2点を限りなく近づければよいので 速さは lim[△x→0 あるいは△t→0]△x/△t とすればよいと考えたのでしょう。 このアイデアを最初に思い付いたはニュートン d×/dt というように記述法を決めたのは ライブニッツです。

回答No.6

>なぜyの微分dyつまりyの微小変化がf´(x)dxなんですか。 微分係数のというのはこの場合、xの微小変化に対するyの 微小変化の割合なので、それをそのまま数式に しただけですね。 >また、yの微分がyの微小変化のことなら、dy=⊿yとしてもよさそうですが、 >それは挙げた教科書の中で否定されていますし、そのことは納得しています。 どんな文脈で否定しているか不明ですが △yを限りなく0に近づけたのがdy dy/dx=lim[△x→0]△y/△x が普通に使われている微分係数の定義です。厳密にはdxも△xと少々意味合いが 違うことがわかると思います。d×には限りなく小さくしたものということが含意 されています。dyも同様です。

回答No.5

>リンゴ1個とリンゴ1個を合わせてリンゴ >2個になるというような経験があるからです。 それは現実に対する利便性とでもいうべき ものだと思いますよ。 現実に対する経験に根拠を求めなければいけないのなら リーマン幾何や双曲線幾何はゴミです。 でもルールが無矛盾ならなんでも考えることができるのが 数学だと思います。その中から利便性や有用性のあるものが 生き残るのでしょう。

回答No.4

>「xの微分」と「xを微分」とはどう違うのでしょうか。 xの微分とは dx つまり xのの微少変化のこと xを微分とは関数f(x)=×の導関数を求めることです。

Kdesky
質問者

補足

yの微分についてはどうですか。 もしyの微分がyの微小変化のことなら、なぜyの微分dyつまりyの微小変化がf´(x)dxなんですか。 また、yの微分がyの微小変化のことなら、dy=⊿yとしてもよさそうですが、 それは挙げた教科書の中で否定されていますし、そのことは納得しています。

回答No.3

>理工系の数学入門コース1微分積分 このての本は数学的厳密性より実用性と 直感を重んじているはず。微分の定義なんて 簡単に済ませているはずですよ。 厳密にやりたいなら微積分学などの本を よんで下さい。 しかし数学の定義の「根拠」と「妥当性」って いったい何でしょうね? 私には皆目わからないです。 足し算の根拠・・・って???

Kdesky
質問者

補足

>足し算の根拠・・・って??? 足し算の根拠や妥当性、 例えば、1たす1がなぜ2になるのか、あるいはそう考えるのが妥当かというと、 例えば、リンゴ1個とリンゴ1個を合わせてリンゴ2個になるというような経験があるからです。 もし、リンゴ1個とリンゴ1個を合わせてリンゴ3個になるということが多くの人の共通認識ならば、 1たす1が2になることの根拠や妥当性がないので、 足し算の定義は否定されるでしょう。

  • trytobe
  • ベストアンサー率36% (3457/9591)
回答No.2

補足において、「xの微分」と 「xを微分」を混同しておられる時点から、ご自身が定義やその妥当性を見失っているだけに思われます。 そもそも、ご質問のような定義をしている教科書があったら、書名・出版社・出版年をお聞かせいただきたいくらいです。(参考書なら、そういういい加減な説明もあるでしょうが)

Kdesky
質問者

補足

>補足において、「xの微分」と 「xを微分」を混同しておられる 補足での間違いは投稿後に気づきました、すいません。 訂正前:xを微分した結果dx=⊿xはxの導関数あるいは微分係数なんですか。 訂正後:xの微分dx=⊿xはxを微分した結果、すなわちxの導関数あるいは微分係数なんですか。 「xの微分」と「xを微分」とはどう違うのでしょうか。そこがわかりません。 >ご自身が定義やその妥当性を見失っているだけに思われます。 見失っているというよりも、そもそもそれがわからないので、質問しました。 >ご質問のような定義をしている教科書があったら、書名・出版社・出版年をお聞かせいただきたいくらいです。 理工系の数学入門コース1微分積分・岩波書店・1988年 ちなみに、当の定義があるのは、69ページから70ページにかけてです。

  • hg3
  • ベストアンサー率42% (382/896)
回答No.1

単純に日本語の問題です。 「定義する」というのは、物事の意味や内容を明確に決めることです。 dx=⊿xを「xの微分」、dy=f´(x)dxを「yの微分」と呼ぶことに決めた(名称を決めた)のですから、根拠とか妥当性はありません。 (微分を考えることに意味がないと言っているのではありませんよ。) 「微分する」と「微分」の違いは、「計算する」と「計算」の違いと同じと考えれば理解しやすいのでは。 「計算」とは計算することあるいは計算結果のことを意味しますよね。 ですから「微分」とは微分することまたは微分した結果(=導関数や微分係数)のことを意味すると考えれば良いでしょう。

Kdesky
質問者

補足

何かを定義するときにその定義が妥当なものかどうかを考えることは必ず必要だと思います。 そう定義することが多くの人が妥当だと考えるからこそ、そう定義できるのだと思います。 点とは部分をもたないものであるとか、線とは幅のない長さであるなどは、そう定義することが妥当だからそう定義したのです。 >「微分」とは微分することまたは微分した結果(=導関数や微分係数)のことを意味する xを微分した結果dx=⊿xはxの導関数あるいは微分係数なんですか。 むしろxを「微分する」と1になると思うのですが。

関連するQ&A

  • 数(3)の微分についてです。

    媒介変数で表された関数の微分法についてなのですが、教科書に下のような説明が書いてあります。 x=f(t),y=g(t)と表され、x,yがtについて微分可能のとき 合成関数の微分法により dy/dx=dy/dt*dt/dx ・・・(1) したがって dy/dx=dy/dt*1/dx/dy=dy/dt/dx/dt=g`(t)/f`(t) (1)の合成関数の微分っていうのはyがtで微分できて、tがxで微分できるときに使えるんですよね?てことはyがtの関数で、tはxの関数で無ければならないと思うのですが、最初に与えられているのはyはtの関数、xはtの関数ってことだけで、tはxの関数であるとは限らないと思うのです。なので上の証明はx=f(t)の逆関数が存在する時しか成り立たないのではないのでしょうか?何故いつも成り立つのかがわかりません。 初歩的な質問ですみませんm(__)m

  • 定義の微分

    f(x)=x^2+1を定義に従い微分せよ y=3x^2とかは dy/dx=3×2xとするように言われたんです。 つまりdy/dxと置けという事です。 でもf(x)=x^2+1はdy/dxと置けないですよね? 普通にf`(x)=~から始めちゃダメなんですかね。 でも、y=3x^2とかは y`(x)で始めないでdy/dxで始めろって言われましたし

  • 逆関数の微分と全微分の違い

    「y=1+x*c^yで定まる陰関数yについてdy/dxを求めよ」という問題の 解き方で、逆関数の微分と全微分のどちらで解けばよいのか分かりません。 私は、f(x,y)=1+x*c^y-y=0とおき、dy/dx=df(x,y)/dx*1/{df(x,y)/dy}で解き dy/dx=c^y/{x*c^y-1}となったのですが、 全微分の解き方をすると、c^y*dx+{x*c^y-1}*dy=0より dy/dx=-c^y/{x*c^y-1}となり、私が出した答えと符合が逆になってしまいます。 この場合どちらの解き方で解けばよいのでしょうか? 見づらいとは思いますが、どうかよろしくお願いいたします。

  • 微分について分からないことがあります

    微分法について現在学んでいるのですが、分からない記述があり困っております。具体的には、以下の文を読んでいるときに、ふと「微分」という言葉を辞書で調べてみたときのことで、その辞書の解説の意味が分からず困っております。(読んでいた文ではなく、辞書の解説が分からないということです) (読んでいた文) 関数 f (x) において、一般の点(x , y)においては、接線の傾きが f ' (x) であるから、次のようになります。                  dy = f ' (x)dx ここで、dx と dy を、「微分」といいます。 f ' (x) は微分 dx の係数なので、「微分係数」とも呼ばれます。 (辞書の解説) 関数 y = f (x)が微分可能であれば、Δy = f (x + Δx)とおくと lim_Δx→0 Δx/Δy = f ' (x) であるから、次のように書くことが出来る。 Δy = f ' (x)Δx + ε, lim_Δx→0 ε/Δx = 0 したがって、Δy = f ' (x)Δx がこの関数の1次式としての近似を表わすわけで、このΔx,Δyを変数であらわしてdy = f ' (x)dx と書き、この正比例関数 df : dx →f ' (x)dxを f の微分という。また、変数 dx や dy のことを微分ということもある。f ' (x) が微分係数と呼ばれるのは、 f ' (x) が y の微分 dy における x の微分 dx の係数になっているからである。 この辞書の解説の、εが出てきたあたり、具体的には 「~次のように書くことが出来る。 Δy = f ' (x)Δx + ε, lim_Δx→0 ε/Δx = 0 したがって、Δy = f ' (x)Δx がこの関数の1次式としての近似を表わすわけで~」 の部分が全然分からなかったのですが、その前の記述に関しても不安なので、どうせなら全て解説していただけないかなと思っております。難しい日本語でもいいので、できるだけ論理の飛躍はしないで解説していただけないのでしょうか?「何を解説すればいいんだ!」と言われそうですが、もし自分が高校卒業程度のレベルの人に、この辞書の記述を優しく解説するとしたらこうなるだろうな、みたいな感じでお願いできないでしょうか・・・。重点的には先の部分をよろしくお願いします。 ちなみに私は大学1年生です。 回答よろしくお願いします。

  • ODE > 全微分

    全微分とは何かについて質問したいと思います。 読んでいたweb上の資料では以下の記載がありました。 ----- P(x,y)dx + Q(x,y)dy の微分形式が2変数f(x,y)の全微分になっているとき、すなわち df = ∂f(x,y)/∂x(x,y) dx + ∂f(x,y)/∂y dy = P(x,y)dx + Q(x,y)dy ----- 質問ですが、「全微分でない」というのは、ようするにf()という関数が別の変数(例えばz)に従属していて、fの微分をとった時にzの偏微分も入れないといけない、というようなことでしょうか?

  • yがxの関数でない時の微分の定義

    y=f(x)のときdy/dxの定義は, dy/dx=lim[Δx→0]{f(x+Δx)-f(x)}/Δx ですよね? これは,yがxの関数(一つのxに対してyが一つ)だから定義できます. では,yがxの関数でないとき(一つのxに対してyが二つ以上のとき),例えばx=y^2のとき,dy/dxの定義はどうなるんですか?

  • 微分のdy dxの意味

    微分で、dy/dx=f '(x)とあります、これをdy=f '(x)・dxとするのは分かるのですが、 さらに逆にしてdx/dy=1/f '(x)というのも成立するのでしょうか? 例えばdy/dx=2x+5として、 dx/dy=1/2x+5も成立するのでしょうか? もしこれが成立するなら、逆になってxをyで微分するっていうことになりますよね? あと2回微分や3回微分でも同様なことができるでしょうか? このあたりのことって教科書にも載ってないし、詳しい説明もないまま ただ計算しているという感じになってしまってます。 よろしくお願いいたします。

  • 全微分に関して教えてください。

    全微分に関して教えてください。 教科書には、 まず、1階微分方程式:dy/dx=-p(x,y)/q(x,y)が定義され、 p(x,y)dx+q(x,y)dy=0・・・(1) と変形した形が書かれています。 そして、完全形の条件が書かれています。 そこで、(1)が完全形であるための必要十分条件は、 ∂p(x,y)/∂y=∂q(x,y)/∂xと書かれ、 証明が始まるのですが、 [必要条件] pdx+qdyが関数uの全微分であるならば、du=∂u/∂x dx+∂u/∂y dy=pdx+qdy よって、p=∂u/∂x、q=∂u/∂yであり、 ∂p/∂y=∂^2u/∂y∂x=∂^2u∂x∂y=∂q/∂x [十分条件] ∂p/∂y=∂q/∂xとしたとき、 F(x,y)=∫p(x,y)dx・・・(2)とおくと、 p(x,y)=∂F/∂x, ∂q/∂x=∂p/∂y=∂^2F/∂x∂y・・・(3) であるから、∂/∂x(q-∂F/∂y)=0・・・(4) すなわち、q-∂F/∂y・・・(5) はyだけの関数である。 q-∂F/∂y=G(y)・・・(6) よって、 u(x,y)≡∫q(x,y)dy=F(x,y)+∫G(y)dx・・・(7) とおけば、 ∂u/∂y=q(x,y)、∂u/∂x=∂F/∂x=p(x,y) であるから、 du=∂u/∂x dx+∂u/∂y dy=p(x,y)dx+q(x,y)dy・・・(8) となり、証明終了となっております。 必要条件に関しては分かるのですが、 十分条件に関しての証明がよく分かりません。 I、(2)とおく理由 II、(4)となる理由 III、(5)がyだけの関数という意味 IV、その結果、(7)となった過程 上記のI~IVに関して教えていただけませんでしょうか 長々と申し訳ありません。 どうしても理解したいので、 どなたか、教えていただけませんか。 宜しくお願いいたします。 ※数式に関しては、何度か確認したのですが、 間違っていたらご指摘ください。

  • 偏微分、合成関数の微分法

    数学を進めているのですが、偏微分が絡んだ合成関数の微分法がわかりません。 大学数学のテキストは高校のと比べて、読み進めずらいです。助けてください。 (質問本文) 「」は私の理解の仕方と思ってください。まず、公式の理解から私の偏微分の考え方は正しいでしょうか? (1)関数z=f(x、y)にさらにx=x(t)、y=y(t)という関係がある時、「実質1変数で」、dz/dt=(∂z/∂x)×(dx/dt)+(∂z/∂x)×(dx/dt)(「それぞれxとyでzを偏微分して、x、yを今度は1変数なので、微分する」) (2)関数z=f(x、y)にさらにx=x(u,v)、y=y(u,v)という関係がある時,今度は変数が2つuとvがあるので、「どちらか片方で微分して」、∂z/∂u=(∂z/∂x)(∂x/∂u)+(∂z/∂y)(∂z/∂u)(「それぞれ片方の変数x、yでzを微分して(偏微分)さらに、そのx、yを関係式があるuで片方を選んで、uで偏微分する」) 次に、教科書の文章で、f(x、y)=0によって、xの陰関数y=f(x)が定められているとき、y‘=-Fx/Fyをxで微分すると、(dFx/dx)=Fxx+Fyy×dy/dx,dFx/dx=Fyx+Fyy×dy/dx(★)とあるのですが、★の微分はどのように考えて実行しているのでしょうか?(上の教科書の公式では全く上手くいきません)

  • 解析概論(高木貞治)の間違い

    以下、解析概論(高木貞治)からの引用です。 > "f'(x)・△x を点x における函数y=f(x) の微分と名づけて、それを dy で表わすことに > する.すなわちこの定義によれば >              dy=f'(x)・△x.       (4) > 今同様の意味において、x それ自身をx の函数とみれば、x'=1だから、 >             dx=△x. > 故に上記の定義の下において、△x はx の函数なる x の微分である.これを (4) に代入すれば、 >             dy=f'(x)dx         (5) > これを >             dy/dx=f'(x)        (6) > と書くならば、記号dy/dx においてdx および dy が各々独立の意味を有するから、 > dy/dx は商としての意味を有する。" 以上のことは間違いだと思うのですが、どうでしょうか? dx=△x が成立するのは、 y=x という〔*特殊な函数*の場合〕に限ってのことである。 従って、〔 y=f(x) が *(微分可能な)任意の函数*である場合〕の       dy=f'(x)・△x ----------------------- (4) に、△x=dx として代入することは許されない(!)。 もしも、そんなことが許されるのであれば、y=x の場合には dy=dx=△x であるのだから、dy=△x も (4) に代入できる筈であり、そうすると、             △x=f'(x)・△x             ∴  f'(x)=1 となってしまい、「y=f(x) は*(微分可能な)任意の函数*である」という仮定に反し、不合理である。 よって、(4) でdy を定義してみたところで、それから dy/dx=f'(x) が導けるわけではない。