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(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: 合成関数の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|はx>0, x<0の範囲で微分可能だが、x =0で微分可能ではない。 (右微分係数と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) x0>0とすると、 y = f (x)がx=x0で微分可能で、z = g ( y )もy0 = f ( x0 ) = x0 で微分可能なので、 合成関数z=g ( f (x) )はx=x0で微分可能となり、 微分係数はg’( f ( x0 ) ) f ’(x0)で与えられる。 ∵定理:合成関数の微分 (ii) x0<0とすると、 y = f (x)がx=x0で微分可能で、 z = g ( y )もy0 = f ( x0 ) = −x0 (>0) で微分可能なので、 合成関数z=g ( f (x) )はx=x0で微分可能となり、 微分係数はg’( f ( x0 ) ) f ’(x0)で与えられる。 ∵定理:合成関数の微分 (iii) x0=0とすると、y = f (x)がx=x0で微分可能ではないので、 合成関数z=g ( f (x) )はx=x0で微分可能ではない。 したがって、log|x|の微分係数は、 (i)x=x0>0において (ii)x=x0<0においてに分けて、求めるべき。 Step2: 微分作業 (i) x=x0>0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の導関数は、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=x0>0における微分係数:g ' ( f ( x0 ) ) f ' (x0)=(1/f ( x0 ))・1=1/x0 (ii) x=x0<0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の導関数は、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=x0<0における微分係数:g ' ( f ( x0 ) ) f ' (x0) =(1/f ( x0 ))・(−1) =(1/−x0)・(−1) =1/x0 |
[ 文献]『高等学校微分積分』p.62 |
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