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2. 関数のグラフと微分 2.1 微分係数と導関数(解答)

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Academic year: 2021

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数学演習1 No.3 2004.10. 6

2. 関数のグラフと微分 2.1 微分係数と導関数(解答)

担当:市原

問題5 次の関数の与えられたxの値における微分係数を,定義に基づいて計算しなさい. (1)y=x3 [x= 0]

h→0lim

(0 +h)303

h = lim

h→0

h3 h = lim

h→0h2= 0

(2)y= 1

x2 [x=−1]

h→0lim

1

(−1 +h)2 1 (−1)2

h = lim

h→0

1 h3 +1

3

h = lim

h→0

3 + (h3) 3(h3)

h = lim

h→0

h 3(h3)

h

= lim

h→0

h

3(h3) ×(3(h3)) h×(3(h3)) = lim

h→0

h

h(3(h3)) = lim

h→0

1

3(h3) =1 9

(3)y= 1

x [x= 3]

h→0lim

1

3 +h 1

3

h = lim

h→0

3 3 +h

3 3 +h

h = lim

h→0

3 3 +h

3

3 +h × 3

3 +h h×

3 3 +h

= lim

h→0

3 3 +h h

3

3 +h = lim

h→0

( 3

3 +h)×( 3 +

3 +h) h

3

3 +h×( 3 +

3 +h)

= lim

h→0

3(3 +h) h

3

3 +h( 3 +

3 +h) = lim

h→0

−h h

3

3 +h( 3 +

3 +h)

= lim

h→0

−1 3

3 +h( 3 +

3 +h) = 1

3 3(

3 +

3) = 1 3×2

3 =

3 18

(4)y=3

x [x= 1]

h→0lim

3

1 +h3 1

h = lim

h→0

¡3

1 +h3 1¢

ס (3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3

1) + (3 1)2¢ hס

(3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3

1) + (3 1)2¢

= lim

h→0

¡3 1 +h¢3

¡3 1¢3

h¡ (3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3 1) + (3

1)2¢ = lim

h→0

(1 +h)1 h¡

(3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3

1) + (3 1)2¢

= lim

h→0

h h¡

(3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3 1) + (3

1)2¢ = lim

h→0

1 (3

1 +h)2+ (3

1 +h)(3

1) + (3 1)2

= 1

(3

1)2+ (3 1)(3

1) + (3

1)2 = 1

1 + 1 + 1 = 1 3

(2)

問題6 次の関数を定義に基づいて(limを使って)微分しなさい. (1)y=−x2+ 3

y= lim

h→0

(−(x+h)2+ 3)(−x2+ 3)

h = lim

h→0

(−x22xhh2+ 3)(−x2+ 3) h

= lim

h→0

−2xhh2

h = lim

h→0(−2xh) =−2x

(2)y=x+2 x

y= lim

h→0

µ

(x+h) + 2 x+h

µ

x+2 x

h = lim

h→0

x+h+ 2

x+hx 2 x h

= lim

h→0

h+ 2 x+h 2

x

h = lim

h→0

h+2x2(x+h) (x+h)x

h = lim

h→0

h+ −2h (x+h)x

h

= lim

h→0

h µ

1 + −2 (x+h)x

h = lim

h→01 + −2

(x+h)x= 1 2 x2

(3)y= 1

x+ 1

y= lim

h→0

p 1

(x+h) + 1 1

x+ 1

h = lim

h→0

x+ 1p

(x+h) + 1 p(x+h) + 1

x+ 1 h

= lim

h→0

x+ 1p

(x+h) + 1 p(x+h) + 1

x+ 1 ×p

(x+h) + 1 x+ 1 h×p

(x+h) + 1

x+ 1 = lim

h→0

x+ 1p

(x+h) + 1 hp

(x+h) + 1 x+ 1

= lim

h→0

³

x+ 1p

(x+h) + 1´

׳

x+ 1 +p

(x+h) + 1´ hp

(x+h) + 1

x+ 1׳

x+ 1 +p

(x+h) + 1´

= lim

h→0

(x+ 1)((x+h) + 1) hp

(x+h) + 1

x+ 1³

x+ 1 +p

(x+h) + 1´

= lim

h→0

−h hp

(x+h) + 1 x+ 1

³

x+ 1 +p

(x+h) + 1

´

= lim

h→0

p −1

(x+h) + 1 x+ 1

³

x+ 1 +p

(x+h) + 1

´

= −1

x+ 1

x+ 1¡√

x+ 1 + x+ 1¢

= 1

2(x+ 1) x+ 1

(3)

問題7 次の関数を微分しなさい. (1)x1099x4+ 99

導関数はy= (x1099x4+ 99)0= 10x9396x3

(2) 4 3x 1

(−x)5 4

3x 1 (−x)5 = 4

3 1 x 1

−x5 = 4

3x−1+x−5 より,導関数はy=4

3x−25x−6

(3)−3x32+6 x

−3x32 +6

x=−3x32 +x16 より,導関数はy=9 2x12 +1

6x56

(4) (x+ 1)3

(x+ 1)3=x3+ 3x2+ 3x+ 1より,導関数は3x2+ 6x+ 3

(5) µ

3 1 x3

2

µ 3 1

x3

2

=¡

3x−3¢2

= 32−6x−3+(x−3)2= 9−6x−3+x−6より,導関数はy= 18x−4−6x−7

(6) (x−2+ 1)(44 x)

(x−2+ 1)(44

x) = (x−2+ 1)(4x14) = 4x−2x−2x14 + 4x14 = 4x−2x74 + 4x14

よって, 導関数はy=−8x−3+7

4x114 1 4x34

参照

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公式だけを教えられてそれをただ使っていただけのように感じます。しかし、この授業設