定理:逆関数の微分公式 inverse function rule 

 y = f (x) が区間Dで連続かつ狭義単調とする。
 f (x) が x=x0 で微分可能かつ この点における微分係数 f '(x0) ≠ 0 とすると、
逆関数x = f -1 (y) は、y0 = f ( x0 )で微分可能で、
微分係数は1/f ' (x0)=1/f ' (f -1 (y0))で与えられる。
このことは、dx / dy = 1/( dy/dx ) とかくことができる。
y = f (x)が区間Dで連続かつ狭義単調だとしても、
 点x=x0において微分係数f ' (x0) = 0 となって、
 逆関数x = f -1 (y) が、y0 = f ( x0 )で微分可能でない例 [小平『解析入門I』115-6]
    y = f (x)=x3: 連続かつ狭義単調増加だが微分係数f ' (0) = 0 となって、
    逆関数y= 0で微分可能 ではない。


戻る 



(証明)

(準備) 
 ・仮定:「y = f (x)が区間Dで連続かつ狭義単調
  より、  
  逆関数x = f -1 (y)は1価連続狭義単調。 …(1)    ∵定理逆関数の連続性 
  区間での連続性の定義より、{ y0|f -1 (y0)∈D}で、   …(2)   
  ここで、x = f -1 (y), x0= f -1 (y0)(∵(1))であったから、(2)は以下のように書いても同じ。   
    
  つまり、y y0で、x x0  …(3) 
 ・仮定:「f (x) がx=x0で微分可能かつ この点における微分係数f ' (x0) ≠ 0」より、
      f ' (x0)= …(4)   

(本題) 
  逆関数x = f -1 (y) の、y0 = f ( x0 )での微分係数は、
      ∵微分係数の定義  
       ∵(1)よりx = f -1 (y)、x0 = f -1 (y0)、(3)よりy y0のときx x 0 
      
     =1/f ' (x0)       ∵(4)   




 【文献】

 ・吹田新保『理工系の微分積分学』p.40.
 ・高橋『経済学とファイナンスのための数学』p.54
 ・和達『微分積分』p. 52;220.:証明
 ・『微分積分』p.57:証明



戻る