締切済み 指数、対数関数の導関数の証明 2008/01/19 23:05 微分の問題で (e^x)´=e^x を使ってe=lim(1+1/x)^x x→±∞ を定義に従って証明したいのですが、ヒントとなるサイトか、アドバイスをお願いします。 みんなの回答 (1) 専門家の回答 みんなの回答 noname#50894 2008/01/20 10:21 回答No.1 a_n=(1+1/n)^n,b_n=1+1/1!+…+1/n! とおく。 (1)数列{a_n},{b_n}はが同じ値に収束する。 [この値をeと定義する] (2)lim[x→∞]{(1+1/x)^x}=e (3)関数e^xの導関数はe^xである。 ■(1)は同時に確認すべきですが、 {b_n}が収束すること、かつ0<a_n<b_nは比較的容易です。 最後の詰め、lim[n→∞]a_n=lim[n→∞]b_nの証明に言及したものは 比較的少ないようです。 >ヒントとなるサイト… この証明に関する限り見たことはありません。 自力で工夫すれば出来ますが、意外に、てこずります。 何日かかけて、やってみるのも時間の無駄ではありません。 岩波書店・松坂和夫著「数学読本」 2 簡単な関数/平面図形と式/指数関数・対数関数/三角関数 に載っていたと記憶しています。 必要であれば、本屋で立ち読みして下さい。 私は持っていません。 (2)は(1)から導けますね。 (3)は,今までの流れに沿えば a>0(a≠1)のとき、log_a(x)の導関数が(1/x)log_a(e)となることを 証明してから、証明した方がスムーズに行くと思います。 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育数学・算数 関連するQ&A 対数・指数関数の極限値 (1)lim(h→0)log10(1+h)/h (10は低) (2)lim(h→∞)(1-2/x)^x の極限値を求める問題で、私は苦手なのですが… (1)は解はlog10e、でlim(h→0)loge(1+h)/h=1という極限公式を利用するのだと思いますが,どう変形したらよいのか、ちょっとわかりませんでした。 (2)は解は1/e^2、でlim(h→∞)(1+1/n)^n=eという極限公式を利用するのだと思いますが,どう変形したら解になるのか、できませんでした。 よろしければ、アドバイスを頂きたいです。お願いします。 対数関数の微分 いつもお世話になっています。 微分のところを勉強していて x^n → n x^(n-1) sin(x) → cos(x) e^x → e^x などは導関数の定義から求めることができました。 しかし、教科書では対数関数の微分が log(x) → 1/x なることだけは 逆関数の微分を使って求めています。 そのやり方は納得できたのですが、 lim {log(x+h) - log(x)}/h から変形して求めることはできないのでしょうか? 極限 証明 極限 証明 lim[x→∞](1+(1/x))^x=eの証明はどのようにすれば良いでしょうか? [証明] (logx)'=1/x より,x=1における微分係数は1である。 したがって,微分係数の定義式から lim[h→0](log(1+h)-log1)/h=1 左辺を変形して lim[h→0](1/h)・(log(1+h))=lim[h→0]log(1+h)^(1/h)=1 また、 1/h=x すなわち h=1/x とおくと,x→±∞のときh→0であるから lim[x→∞](1+1/x)^x =lim[x→-∞](1+1/x)^x =lim[h→0](1+h)^1/h=e また、以下が理解できません・・・ lim[x→∞](1+1/x)^x=lim[x→-∞](1+1/x)^xはなぜ等しいのでしょうか? そして、lim[h→0](1+h)^1/h=eとしている理由がわかりません。なぜいきなりeが出てくる? logはどこにいったのでしょうか? 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 指数関数の微分 こんにちは、高1の者です。 指数関数の微分について質問があります。 y=a^x を微分にするとき、導関数の定義より lim {a^(x+h) - a^x}/h h→0 =lim a^x(a^h-1)/h h→0 として、h→0のとき、a^h-1→0だから 分母のhと分子のa^h-1を約分して、 与式=a^x となるのでしょうか? ググっても自然対数eやらばかり出てきてよくわかりません。 よろしくお願いします。 証明 極限を使ったeの表示 教科書にlim[h→0](1+h)^1/h=eの証明がのっていたのですが 分からないところがあるので教えて下さい。 [証明] (logx)'=1/x より,x=1における微分定数は1である。 したがって,微分係数の定義式から lim[h→0]log(1+h)-log1 /h=1 左辺を変形して lim[h→0]1/h log(1+h)=lim[h→0]log(1+h)^1/h=1 また 1/h=x すなわち h=1/x とおくと,x→±∞のときh→0であるから lim[x→∞](1+1/x)^x =lim[x→-∞](1+1/x)^x =lim[h→0](1+h)^1/h=e この証明の途中までは分かるのですが、「また」というあたりから何をしているのか分かりません。 何故logが無くなったか、もろもろ教えて下さい。 よろしくお願いします。 関数f(x)がC∞-級関数であることの証明 (1)f(x)が連続関数で、x≠0で微分可能かつ lim[x→+0]f'(x)=lim[x→-0]f'(x)=A (Aは実数) ならば、f(x)はx=0でも微分可能でf'(0)=Aとなることを示せ。 (2) f(x)=0 (x≦0のとき) f(x)=e^(-1/x) (x>0のとき) とするとき、f(x)はC∞-級関数であることを示せ。 *************** という問題で、(1)についてはロピタルの定理から簡単に示せるので、分からない点はありません。 (2)なんですが、x>0のとき任意のn=1,2,3,・・・に対し、{f(x)}^(n)は Σ[k=0→2n]{{a【k】}*e^(-1/x)}/x^kの形に表せます。 ∀rについてCr-級をrに関する帰納法で示したいです。 r=1のときf'(x)={e^(-1/x)}/x^2 だから1回微分可能。また、lim[x→0]f'(x)=0=f'(0)よりf'(x)は連続。 よってr=1のときにCr-級であることが証明されました。 この後、どうやっていいかわからないので教えてください。 三角関数の微分(sinX)'=cosXの証明について こんにちは。 (sinX)'=cosXの証明について、 (1) sinX(cosΔX-1)+cosXsinΔX =lim---------------------------- ΔX→0 ΔX cosΔX-1 sinΔX (2) =sinX × lim----------- + cosX × lim---------- ΔX→0 ΔX ΔX→0 ΔX このように証明が進む部分が ありますが、 この部分の意味が良く分かりません。 微分の和を2つに分けて(ここは分かります)、 sinX、cosXをlimの外にだして しまっているようですが、定数なら、 前に出せても、sinXを前に出してしまうのは、 可能なのでしょうか。 数学を勉強したのは、かなり前ですが、 最近趣味で、微分の本を読んでいたら、 sinの微分の部分で、躓いてしまいました。 こういう公式がある、定理がある、 というアドバイスだけでも結構です。 何か分かる人がいましたら、 よろしくお願いします。 ε-δを用いた証明が分かりません 二問あります。 問1) f : [0,1] → R は単調増加とする。x_0 ∈ (0,1) とし、lim[x→x_0]f(x)は存在するとする。このとき、lim[x→x_0]f(x) = f(x_0)を示せ。 問2) f : [0,1] → R は単調増加とする。x_0 ∈ (0,1) とするとき、lim[x→x_0 - 0]f(x)、lim[x→x_0 + 0]f(x)が存在することを示せ。 大学で学んだばかりなのですが、定義を書き並べてみても解けません… 関数として証明するのか、点列を用いて証明するのか、の分別も明確には出来ない状態です。 ヒント・解説お願いいたします。 対数を含む証明をおしえてください ∫((f(x)')/f(x))=log|f(x)| f(x)=tとし,両辺を微分することで証明せよという問題でした。 教科書を調べてみても全然わからなかったので、どなたか、手が空いてるときでかまいませんので教えてください;; できるだけ詳細だとありがたいです。 ヘビサイド関数の証明について ヘビサイド関数の不定積分 ∫H(t)dt=x(x≧0)、0(x<0) [∫の上端はx、下端は0] はx=0で微分できない。 という問題なのですが 証明 不定積分をG(x)=∫H(t)dtと置く。 不定積分はx=0で、G(0)=0、G(x)→0(x→0-、x=0+)なので連続 両辺の微分係数について考える。 (1)左側微分係数について lim_h→0 {G(h)-G(0)}/h={0-0}/h=0 (2)右側微分係数について lim_h→0 {G(h)-G(0)}/h={1-0}/h=∞ 計算した結果、両辺での微分係数が違うので、x=0での微分係数が存在しない。 よってx=0で微分不可能である。 以上 が私が回答した結果です。 この回答に不備や訂正箇所はありますか? ありましたら、是非教えてください。 正直微分係数の計算も自信がありません。 確認し、訂正頂けたら幸いです。 よろしくお願いします。 指数対数計算ですかね? log(x+1)-logx=1/xを証明しろという問題なのですが、 さっぱり手をつけられないじょうたいです。 糸口やヒントを含め、解法を 教えていただけないでしょうか? おねがいします。 自然対数の底の指数関数の微分について (e^x)'=e^xになるのは分かりましたが、 (e^-4x)の微分はどうやって求めるのでしょうか? 参考書には答えしか載っておらず解法が分かりません。 指数関数の微分の公式を使って e^-4x × logeでは無いのですか? 宜しくお願い致します。 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 微分、対数積分についての質問 微分法、対数微分法についての質問 ロピタルの定理で計算したいのですがいまいちわかりませんご教授ください (1)lim(x→0)sinx/e^x-1 (2)lim(x→π)sinx/x-π (3)lim(x→∞)log(x+1)/x-1 (4)lim(x-0)1-cosx/x^2 (5)lim(x→∞)(logx)^2/x (6)lim(x-∞)xlog(1+(1/x^2)) 指数関数の積分について e^x^2 を不定積分した場合の解を教えて下さい。 e^x は微分すると不変で e^x 、 e^ax は微分すると a*e^ax になるんですよね。 参考書を見ると、e^x^2 を微分すると 2x * e^x^2 になっているようです。 すると、e^x^2 を不定積分したら 1/2x * e^x^2 になるのでしょうか? ただ、1/2x * e^x^2 を微分しても e^x^2 にはならず、(-1/x^2 + 1)e^x^2 になるように思います。 ご回答お願い致します。 数学IIIの証明です この証明が分かりません。 どのようにすればよいのか手がつけられない状態で困っています。 それがこれです。 f(x)がxの任意の値に対して微分可能であるときlim(x→+∞)f'(x)=αならばlim(x→+∞){f(x+1)ーf(x)}=α であることを証明せよ。 limの下に書けないため()で表しました。 できればこの証明をしていただけると嬉しいです。 よろしくお願いします。 関数が連続であることの証明 関数f(x)=|x-1|^3がx=2で連続であることを定義に従って証明せよ。 という問題です。 ∀ε >0, ∃δ >0 s.t. 0<|x-2|<δ ⇒|f(x)-f(2)|<ε …(*) このとき、lim[x→2]f(x)=f(2)となって、f(x)はx=2で連続といえる。 よって、(*)が成り立つことを示せばよい。 0<|x-2|<δのとき、 |f(x)-f(2)|=||x-1|^3-1|=??? …この||x-1|^3-1|の計算ってどうやるのでしょうか? 絶対値がよくわからないです。 よろしくお願いいたします。 デルタ関数の証明 [δ^(n)(t)]のフーリエ変換が(iω)^nになることを示せ。 という問題で ∫(-∞,∞)δ^(n)*e^(-iωt)dt =[δ^(n-1)e^(-iωt)](-∞,∞)+iω∫(-∞,∞)δ^(n-1)*e^(-iωt)dt =iω∫(-∞,∞)δ^(n-1)*e^(-iωt)dt=・・・・・ =(iω)^(n)と計算できると思うのですが [δ^(n-1)e^(-iωt)](-∞,∞)の部分が0になるなんてどうしたら言えるのでしょうか? それとも証明の仕方が間違っているんでしょうか? そもそもデルタ関数の微分とはどういうものなのでしょうか? 問題にははじめに δ(t)=lim(N→∞)g_N(t) δ'(t)=lim(N→∞)g'_N(t) g_N(t)=(N/π)^(1/2)e^(-NT^2) N=1,2,・・・・・ と与えられていますがどうもよくわかりません。 わかる方お願いします。 極限の公式の証明 極限の公式で lim[x→+∞]x^n/e^x=0 (n=1,2,3,…) と本にあるのですが、一体どうやったら上記の式が成り立つと証明できるのでしょうか? なにかヒントでも結構なので教えて下さい。 よろしくお願い致します。 三角関数、指数関数の極限の問題(2) 極限の問題で (1)lim(x)sin(1/x) x→0 の問題でlimの後をsin(x)で割り、lim(sinx)/x=1 x→0 の公式をつかって解こうとおもったのですが、その先がわかりません…。 この考え方は間違っているでしょうか? あと、 (2)lim(1+2/x)^x x→∞ の問題はどう考えればよいのでしょうか? どなたか解き方のアドバイスか最終的な回答がわかる方がいらしたら教えてください。 自然対数の底e ネイピア数の定義と性質 自然対数の底eですが、e = lim(n→∞) (1+1/n)^n とあります(定義でしょうか?)。 一方、lim(x→ -∞)(1+1/x)^x = e とするものもあります。これは定義から誘導されるでしょうか。簡単だと思ったのですが。1よりちょっと大きいものの∞乗であり、下は1よりちょっと小さいものの-∞乗ってことですから等価だって示されそうなのですが。 付随しておたずねしますが、lnとか、微分とか、複素関数とかとにかくeはあちこちに出てきてゆるぎない関係式を示すのですが、どれが定義で、どれがその定義から誘導される性質なのか混乱する面があります。あるいは定義が複数あって等価であるとかです。すくなとも冒頭に示したものは簡単にいけるかと思ったのですが、ちょっとてこずりました。 あとちょっと不思議なのですが、自然対数の底eのことをネイピア数といいますが、そういう風に明示的に書かないテキストもいっぱいあるように思います。呼称についてあんまり統一されていない理由が何かあるでしょうか。 よろしくお願いします。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 人文・社会科学 語学 自然科学 数学・算数 応用科学(農工医) 学校 受験・進学 留学 その他(学問・教育) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など