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定理:絶対値の対数の微分   
  
( log|x| )1x,  xR , x0 

(証明)
log|x| は、
y=f(x)=|x|、 z=g(y)=log y の合成関数 z=g( f(x) )  
と捉えられる。
Step1: 合成関数微分ができる範囲の確定作業   
Step1-1: y=f(x)=|x|の微分可能性について。
  
絶対値の定義は、
   
  
y=f(x)=|x|x>0, x<0の範囲で微分可能だが、x =0微分可能ではない。
      (
右微分係数左微分係数がことなる)※絶対値関数の性質 
Step1-2: z=g(y)=log y の微分可能性について。y>0で微分可能
                  ∵
対数関数の微分 
Step1-3:
したがって、 
(i) x00とすると、 
  
y = f (x)x=x0で微分可能で、z = g ( y )y0 = f ( x0 ) = x0 で微分可能なので、
  
合成関数z=g ( f (x) )x=x0で微分可能となり、
  
微分係数g( f ( x0 ) ) f (x0)で与えられる。
        ∵
定理:合成関数の微分 
(ii) x00とすると、      
  
y = f (x)x=x0で微分可能で、
  
z = g ( y )y0 = f ( x0 ) = x0 (>0) で微分可能なので、
  
合成関数z=g ( f (x) )x=x0で微分可能となり、
  
微分係数g( f ( x0 ) ) f (x0)で与えられる。 ∵定理:合成関数の微分 
(iii) x00とすると、y = f (x)x=x0で微分可能ではないので、  
  
合成関数z=g ( f (x) )x=x0で微分可能ではない。
したがって、
log|x|微分係数は、
 
(i)x=x00において (ii)x=x00においてに分けて、求めるべき。  
Step2: 微分作業      
(i) x=x00における微分係数     
  
y=f(x)=|x|= x (x>0) なので、f ' (x)=1 
  
z=g(y)=log y導関数は、対数関数の微分より、g ' (y)=1/y     
  したがって、
合成関数の微分より、   
  
x=x00における微分係数g ' ( f ( x0 ) ) f ' (x0)(1/f ( x0 ))1=1x0 
(ii) x=x00における微分係数     
  
y=f(x)=|x|=x (x<0) なので、f ' (x)=−1 
  
z=g(y)=log y導関数は、対数関数の微分より、g ' (y)=1/y     
  したがって、
合成関数の微分より、   
  
x=x00における微分係数g ' ( f ( x0 ) ) f ' (x0)
               =(1/f ( x0 ))(1)
               =(1/−x0)(1)
               =1x0 

 

 

 

[文献]
『高等学校微分積分』p.62

 

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