高校倫理1440914 views
中学理科1631220 views
中学社会669002 views
中学英語812035 views
高校生物551985 views
高校日本史190639 views
Computer368461 views
高校物理160543 views
中学数学623977 views
高校国語788606 views
Help
Tools
NewsSpreadsheetCalendarBookkeepingMarkdown TablesLanguage Model NewsLinux CommandsSlidesTier ListPen ToolIllustrationCrayonWatercolorPixel ArtASCII ArtPerspectiveEndless StairsGraphMind MapER DiagramFamily TreeMemeCurved TextImage EditorMosaicRetro FilterPencil SketchSwirl EffectLine ArtOCR/HighlighterMakeup EditorFaviconVideo TrimmerScrolling VideoVideo TitleColor PickerColor ExtractorBonfireFireworksCherry BlossomWater RippleWater SplashBreaking GlassGlass TextureFabric TextureWood GrainMarble TextureBrick Wall TextureMetal TextureWashi Paper TextureCardboard TextureCSS ButtonIcon MakerBar ChartGrouped Bar ChartStacked Bar ChartPie ChartLine ChartArea ChartStacked Area ChartScatter Plot3D Bar Chart3D Pie ChartBar Chart RaceBubble ChartPopulation PyramidPictogramEarningsCandlestick ChartInvestment RiskMortgage SimulatorCalculatorMatrix CalculatorFunction GraphPolynomial ExpansionVenn DiagramField VisualizerRubik's Cube Group TheoryTraveling SalesmanVoronoi and DelaunayFractalUniversity Entrance Exam MathColumn ArithmeticDraw Math FiguresArithmetic AnimationArithmetic Word ProblemsCounting with Tree DiagramsCube NetsRolling DiceCross SectionsMotion PathMechanicsWavesUniversity Entrance Exam Physics解析力学Quantum MechanicsStatistical MechanicsRelativityCelestial MechanicsAstrophysicsCosmologyElectromagnetic WavesCapacitorsLight and LensesThermodynamicsHow Semiconductors WorkMolecular StructuresAtomic OrbitalsElectrochemical CellsChemical EquilibriumCrystal LatticesBuffer pHOrganic Reaction MapPeriodic TableComplex IonsDNA Double HelixCell DivisionMembrane ChannelsNerve ImpulseMuscle ContractionHormones and HomeostasisRock ClassificationWeatherConstellationsSolar and Lunar Eclipses3D ModelingFloor PlanSeismic StructuresIntersection TurnMaglevCooking AnimationOrigamiLive Viewer CountGeoJSON MapRailway MapPopulation MapCrime MapLand Price MapSchool MapShrine and Castle MapHouse of Representatives MapWord MapSolitaireReversiHakoiri MusumeChessHamburgerRippleSlide Puzzle MakerNeon PinballNovel MakerJapanese Typing PracticePiano Score EditorMusic TheoryShogi StrategyPiano Rhythm Game

English

曲線に触れる直線をどう決めるか(接線の方程式と微分係数)

の点 における接線は です。導関数 を入れて傾き 、通る点は

直線は、通る点 1 つと傾き 1 つで決まります。接線の問題は、この 2 つを用意する作業です[1]

通る点

接点 座標が与えられていれば、 座標は関数に代入して出す

傾き

その点での微分係数 。導関数を求めてから代入する

公式

を通り傾き の直線を書くと、接線の方程式になります[2]

中学で習った「点 を通り傾き の直線は 」に、 を入れただけです。

新しい公式を覚えるというより、微分係数を傾きの場所へ差し込む形になります。

接点を動かすと接線も一緒に動きます。山と谷のところで水平になり、そのあいだでは下向きに傾く。

例:放物線の接線を 4 つ

接点が与えられている型です。導関数を出し、代入し、公式に入れる。

では から傾き 。接線は です。

では傾き になります。

では から傾き です。

では から傾き になります。

曲線接点接線

は接点の が違うので、傾きも違います。 だけ上へずらした曲線でも、同じ なら傾きは同じです。

例: 座標だけが与えられる

接点の 座標が書かれていないこともあります。関数に代入して自分で出します。

における接線を求めます。

なので接点は から傾きは です。

接点の 座標を出し忘れると、通る点が決まらずに止まります。最初に代入しておくのが安全です。

例:3 次関数の接線

における接線を求めます。

から です。

この直線は接点のほかにもう 1 か所で曲線と交わります。連立して確かめます。

が重解、 が別の解です。 のところで接線が曲線を突き抜けています。

接するというのは、その点で重解になるという意味です。

1 点でしか出会わない、という意味ではない。3 次関数ではよそで交わることがある。

図にすると、触れている場所と横切っている場所の違いがはっきりします。

傾きから接点を探す

接点ではなく傾きが与えられる型もあります。 が指定の値になる を先に求めます。

の接線で傾きが のものを出します。 から

接点は なので、接線は です。

で傾きが のものなら から 。接点が 2 つ出ます。

のとき のとき です。

指定の傾きと を等号で結ぶ

を解いて接点を出す

公式に入れて式にする

3 次関数では が 2 次式なので、 が 2 つ出ることがあります。答えも 2 本になる。

導関数の最小値より小さい傾きは作れません。 の最小値が なので、それより下の傾きの接線はない。

例:曲線と直線が接する条件

が接するような を求めます。

接点を とすると、条件は 2 つ。 座標が一致することと、傾きが一致することです。

。2 つめを 1 つめに入れると となり

から です。 の 2 本が接線になります。

判別式でも同じ答えが出ます。 の判別式 から

微分で解く

接点での傾きが一致する、という条件を使う。3 次以上でも通じる

判別式で解く

連立した方程式が重解をもつ、という条件を使う。2 次までなら速い

どちらで解いても答えは同じです。問題文に「接する」とあれば、重解と傾きの一致は言いかえの関係にあります。

における接線の方程式はどれですか。

__RESULT__

から です。公式に入れて になります。 の項を足し忘れた形にあたります。

傾きが先に与えられる型も確かめます。

の接線で、傾きが になるものはどれですか。

  • 存在しない
__RESULT__

になるのは なので、接線は という水平な直線です。放物線の頂点を通ります。

接点と傾き。この 2 つがそろえば式は 1 行で書けます。どちらが与えられていないかで、先にやる計算が決まります。

参考文献

3.1 Defining the Derivative. Calculus Volume 1, OpenStax.
Nombre dérivé – Fonction dérivée. Maths-Cours.fr.
Paul Dawkins. *Tangent Lines and Rates of Change*. Paul's Online Notes, Lamar University.
直線は通る点と傾きで決まります。接線ではその 2 つが接点 $(a, f(a))$ と微分係数 $f'(a)$ にあたり、$y = f'(a)(x - a) + f(a)$ という形になる。放物線 4 本での計算、$y$ 座標が書かれていない場合の代入、3 次関数の接線を並べました。$y = x^3 - 2x$ の $x = 2$ での接線は $x = -4$ でも曲線と交わります。接するとは重解になることで、1 点でしか出会わないことではありません。傾きを先に指定して接点を探す型、$y = x^2 + 1$ と $y = mx$ が接する $m$ を微分と判別式の両方で出す型も扱いました。