超速習 微分積分 計算編

第一回 高等学校数学における微分の基礎

基礎解析の目的: 関数解析=多項式関数のグラフ描画ができるようになる

関数とは(初等関数)

  1. 多項式関数 ... の総和 () で表現する有限の項で構成される関数
         
    • 一次関数 ...
    •    
    • 二次関数 ...
    •    
    • 三次関数 ...
  2.  
  3. 無限次の関数 ... 無限次なのかは後の回で
         
    • 有理関数(=分数関数) ... など。一般的には()
    •      
    • 指数関数 ...
    •    
    • 対数関数 ... (ならとも)
    •    
    • 三角関数 ...
      

直角三角形の底辺をx、高さをy、対角をrとすると、 三平方の定理から

したがって、三角関数の定義から

関数の解析手法: 微分法

     
  1. 導関数の表記
    • 微分:
    • 微分:
    • n微分:
    •  
     
  2. 導関数の定義
         
    • 関数の導関数とは、
     
  3.  
  4. 多項式の微分
         
    • は実数
    •    
    • は実数
    •    
    • はとりあえず自然数
     
  5.  

の時、

したがって、

の時、

したがって、

の時、

したがって、

よって(左辺)

コメント1: 多項式の微分公式の一般化

補遺1: パスカルの三角形

詳しくはGoogle先生に聞いてもらうとして、 を展開した第k項 の係数 は、 である。

 

演習: 微分法

Q1.を証明せよ

Q2.初等関数のうち多項式関数のグラフを描画せよ: 増減表

  1. のグラフ
  2.  
  3. のグラフ
  4.  
  5. のグラフ

Q2.3.の解説: 増減表

微分方程式は,未知の関数を求める式.ただし,式が求められたからといって,どのような軌跡を描くかは,一見してわからない.そこで,この関数を描くために微分を使用する

Q2.3.において,y=0の解はα,β(二重根)である.そのため,増減表は

となる

ここで,*1)極大値,*2)変曲点,*3)極小値となる.


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