微分 入門
高校数学レベルの微分法
入門の概要
入門では、高校数学で学ぶ微分の内容を体系的に扱う。変化率の直感的理解から始めて、微分の計算技法、そして関数の解析への応用まで段階的に学習する。
学習目標
- 変化率と極限の概念を直感的に理解する
- 微分係数と導関数の定義を理解する
- 基本的な関数の微分公式を習得する
- 積・商・合成関数の微分法を使える
- 平均値の定理とテイラー展開を理解する
- 関数の増減・極値・凹凸を調べられる
目次
Part 1:微分の基礎(第1章〜第6章)
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第1章
変化とは何か
速度と距離、平均変化率、グラフで見る変化
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第2章
傾きの概念
直線の傾き、割線と接線、曲線上の瞬間の傾き
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第3章
極限の直感
極限の直感的理解、無限に小さくする、極限の計算例
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第4章
微分の定義
微分係数とは、導関数とは、記号の意味
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第5章
基本的な微分
定数関数・一次関数・二次関数の微分
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第6章
微分の意味
増加・減少の判定、グラフの形状、身近な応用例
Part 2:微分の計算技法(第7章〜第14章)
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第7章
積と商の微分
積の微分法、商の微分法、応用例
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第8章
合成関数の微分
連鎖律、合成関数の見分け方、練習問題
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第9章
三角関数の微分
sin, cos, tan の微分、合成関数との組み合わせ
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第10章
指数関数の微分
$e^x$ の微分、$a^x$ の微分、自然対数の底
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第11章
対数関数の微分
$\ln x$ の微分、$\log_a x$ の微分、対数微分法
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第12章
逆三角関数の微分
$\arcsin$, $\arccos$, $\arctan$ の微分
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第13章
陰関数微分
陰関数の微分法、媒介変数表示の微分
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第14章
高階微分
第2次導関数、高階導関数、ライプニッツの公式
Part 3:微分の理論と応用(第15章〜第22章)
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第15章
平均値の定理
ロルの定理、平均値の定理、コーシーの平均値定理
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第16章
ロピタルの定理
不定形の極限、ロピタルの定理の適用
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第17章
テイラー展開
テイラーの定理、マクローリン展開、剰余項
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第18章
基本関数の展開
$e^x$, $\sin x$, $\cos x$, $\ln(1+x)$ の展開
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第19章
関数の増減と極値
増減表、極大・極小、第一次導関数テスト
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第20章
凹凸と変曲点
凹凸の判定、変曲点、第二次導関数テスト
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第21章
最適化問題
最大・最小問題、応用問題の解法
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第22章
近似と誤差
線形近似、微分による近似計算、誤差の評価
前提知識
- 中学・高校数学の関数の知識
- グラフの読み方
- 基本的な代数計算
- 三角関数・指数関数・対数関数の基礎(Part 2以降)