このページでは、数学Ⅱ「微分法」の微分係数の定義をまとめました。
微分係数の公式の覚え方、問題をわかりやすく解説していきます。
問題集を解く際の参考にしてください!
1. 微分係数とは
微分係数とは接線の傾きのことです。
この定義は、2つの部分に分解することができます。
それぞれ「微分係数」「平均変化率」と言います。
平均変化率とはなんでしょうか?
2. 平均変化率とは
平均変化率とは傾きのことです。
中学では、傾き、変化の割合、 といいました。
高校では、平均変化率といいます。
2点 \( (2,3)、(6,9)\) を結んだ赤線の傾きを見てみましょう。
\(\color{#0000ff}{x}\) の増加量は、ヨコにどれだけ進んだか考えると \(6-2=\color{#0000ff}{4}\)
\(\color{#008000}{y}\) の増加量は、タテにどれだけ進んだか考えると \(9-3=\color{#008000}{6}\)
傾きは なので、 \(\displaystyle\frac{\color{#008000}{6}}{\color{#0000ff}{4}}=\color{#ef5350}{\frac{3}{2}}\) となります。
次に、 \(\displaystyle y=\frac{1}{4}x^2\) 上の2点 \(\ (2,1)、(4,4)\) の平均変化率をみてみます。
それでは 、\( y=f(x) \) のグラフに2点とって平均変化率(傾き)をみてみます。
\( y=f(x) \) は複雑に感じますが、やり方はいつもと同じです。
例えば…
\( y=x+1 \) のグラフは
\( x=1 \) のとき \( y=1+1=2 \)
\( x=3 \) のとき \( y=3+1=4 \)
\( y=f(x) \) のグラフも同様に \( x \) に値を代入します。
\( y=f(x) \) のグラフは
\( x=1 \) のとき \( y=f(1) \)
\( x=3 \) のとき \( y=f(3) \)
\( x=a \) のとき \( y=f(a) \)
\( x=a+h \) のとき \( y=f(a+h) \)
となります。
それでは 、\( y=f(x) \) 上の2点 \(\ (\ a,f(a)\ )、 (\ a+h,f(a+h)\ )\) の平均変化率(傾き)をみてみます。
3. lim とは
微分係数の公式の lim について説明します。
\( \displaystyle \lim_{ x \to 1 } x \)
リミットと読みます。リミットは英語で「極限」を意味する単語です。
リミットの下の \(x →1\) は、「\(x\) の値を限りなく \(1\) に近づける」という意味です。
\( \displaystyle \lim_{ x \to 1 } x \)
意味は「\(x\) の値を限りなく \(1\) に近づける」
計算方法は「\(x\) に \(1\) を代入する」
となります。
4. 微分係数と接線の傾き
平均変化率、lim を説明しました。
なぜ、微分係数が接線の傾きになるのでしょうか?
このグラフの \(h\) を限りなく \(0\) に近づけていきます。
\(x\) 座標の \(a+h\) の \(h\) が \(0\) 近づいていくと、\(a+h\) は \(a\) に近づいていきます。
2点を結ぶ赤線は下に降りていきます。
\(h\) が \(0\) に限界まで近づいたとき、赤線は \( x=a\) における接線の傾きになります。
5. 微分係数の定義
微分係数の定義に従って、問題を解いていきます。
\(定義に従って、次の\ x\ における微分係数を求めよ。\\ \\
(1) \ \ f(x)=2x-3\ \ \ \ (x=0) \\ \\
(2) \ \ f(x)=x^2\ \ \ \ \ (x=1) \\
\)
問題文に「定義に従って微分係数を求めよ」と書かれていたら、このように解きます。
6. 微分法の公式一覧
数学Ⅱ「微分法」で使う公式をPDF(A4)にまとめました。
演習の際にご活用ください。
7. 微分法の問題
数学Ⅱ「微分法」の教科書の問題と解答をプリントにまとめています。
教科書の問題は出版社によって異なりますが、主要な教科書に目を通し、すべての問題を網羅するように作っています。