デリバティブを見つける方法

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著者: Louise Ward
作成日: 7 2月 2021
更新日: 19 11月 2024
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微積分で行う重要な操作の1つは、微分を見つけることです。関数の導関数は、その関数の変化率とも呼ばれます。たとえば、x(t)が任意の時点tでの車の位置である場合、dx / dtと表記されるxの導関数は車の速度です。また、導関数は、関数のグラフに接する線の傾きとして視覚化できます。理論レベルでは、これが数学者が導関数を見つける方法です。実際には、数学者は基本的なルールとルックアップテーブルのセットを使用します。

勾配としての誘導体

2点間の直線の傾きは、上昇、y値の差をランで割った値、またはx値の差です。 xの特定の値に対する関数y(x)の勾配は、ポイントで関数に接する線の勾配として定義されます。勾配を計算するには、点と近くの点の間の線を作成します。ここで、hは非常に小さな数です。この行の場合、実行またはx値の変化はhであり、上昇またはy値の変化はy(x + h)-y(x)です。その結果、その点でのy(x)の勾配は/ = / hにほぼ等しくなります。勾配を正確に取得するには、hがますます小さくなるように勾配の値を計算し、ゼロになる「限界」まで計算します。この方法で計算される勾配は、y(x)の導関数であり、y ’(x)またはdy / dxとして記述されます。

べき関数の導関数

勾配/制限法を使用して、yがxのa乗またはy(x)= x ^ aに等しい関数の導関数を計算できます。たとえば、yがxの3乗、y(x)= x ^ 3に等しい場合、hが/ hのゼロになるときのdy / dxが限界です。 (x + h)^ 3を展開すると/ hが得られ、hで除算すると3x ^ 2 + 3xh ^ 2 + h ^ 2に減少します。 hがゼロになる限界では、hを含むすべての項もゼロになります。したがって、y ’(x)= dy / dx = 3x ^ 2。 3以外の値に対してこれを行うことができ、一般に、d / dx(x ^ a)=(a-1)x ^(a-1)であることを示すことができます。

べき級数からの派生物

多くの関数は、べき級数と呼ばれるものとして書くことができます。これは、無限数の項の合計です。それぞれの形式は、C(n)x ^ nです。xは変数、nは整数、C( n)は、nの各値の特定の数値です。たとえば、正弦関数のべき級数はSin(x)= x-x ^ 3/6 + x ^ 5/120-x ^ 7/5040 + ...です。ここで、「...」は継続する用語を意味します無限に。関数のべき級数がわかっている場合は、指数x ^ nの導関数を使用して、関数の導関数を計算できます。たとえば、Sin(x)の導関数は1-x ^ 2/2 + x ^ 4/24-x ^ 6/720 + ...に等しく、これはCos(x)のべき級数です。

テーブルからの派生物

x ^ aのようなべき乗、指数関数、対数関数、三角関数などの基本関数の導関数は、勾配/制限法、べき級数法、または他の方法を使用して見つけられます。これらのデリバティブは、表にリストされます。たとえば、Sin(x)の導関数がCos(x)であることがわかります。複雑な機能が基本機能の組み合わせである場合、チェーンルールや製品ルールなどの特別なルールが必要です。これらのルールも表に記載されています。たとえば、チェーンルールを使用して、Sin(x ^ 2)の導関数が2xCos(x ^ 2)であることを見つけます。製品ルールを使用して、xSin(x)の導関数がxCos(x)+ Sin(x)であることを見つけます。テーブルと単純なルールを使用して、任意の関数の導関数を見つけることができます。しかし、機能が非常に複雑な場合、科学者は時々コンピュータープログラムに助けを求めます。