微分係数定義

1. 概要

ある関数の特定の一点における,瞬間の変化率(グラフの場合接線の傾き)を示す.

2. 定義

微分係数f(a)f'(a)が存在するとき,

limxaf(x)f(a)xa=f(a)\lim_{x \to a} \frac{f(x) - f(a)}{x-a} = f'(a)

または

limh0f(a+h)f(a)h=f(a)\lim_{h \to 0} \frac{f(a + h) - f(a)}{h} = f'(a)

3. 図形的性質

微分係数はx=ax=aからx=a+hx=a+hまでの平均変化率を用いて,

f(a+h)f(a)hf(a)(h0)\frac{f(a+h)-f(a)}{h} \to f'(a) (h \to 0)

であるから,関数y=f(x)y=f(x)x=ax=aにおける微分係数f(a)f'(a)は,hhが限りなく00に近づくことで,y=f(x)y=f(x)上の点(a,f(a))(a, f(a))における接線の傾きを表すから,接線の方程式は

yf(a)=f(a)(xa)y - f(a) = f'(a)(x-a)

また,f(a)0f'(a) \neq 0の場合,法線の方程式は

yf(a)=1f(a)(xa)y - f(a) = -\frac{1}{f'(a)}(x-a)

2曲線が接する条件

xx座標をα\alphaとする接点で,接線が一致すると考え,

{f(a)=g(a)f(a)=g(a)\begin{cases} f(a)=g(a) \\ f'(a)=g'(a) \end{cases}