垂直に立てる直線、法線の方程式を接線の傾きから求める
の点 における法線は です。
導関数 に を入れて接線の傾きが 。法線の傾きはその逆数にマイナスを付けて になります。
法線は、接点を通って接線に垂直な直線のことです[1]。
垂直な直線どうしの傾き
2 本の直線が垂直に交わるとき、傾きの積は になります。
傾きが の直線に垂直なら 、傾きが なら 。逆数にしてから符号を変える、という操作です。
同じ操作を 2 回続けるともとに戻ります。 という具合。
積が になる理由
傾き の直線は、右へ 進むと縦に 動きます。向きを という矢印で表せる。
これを 度回すと になります。横に 、縦に 進む向きです。
この矢印の傾きは 。掛けると です。

求める手順
法線を出す流れは 3 段です。接線より 1 段だけ長い[2]。
導関数を求める
接点での微分係数を出す
逆数にして符号を変え、公式に入れる
接点 を通り、傾き の直線なので、式はこうなります。
例:放物線の法線
の で計算します。導関数は です。
なので接線の傾きは 、法線の傾きは 。
の なら接線の傾きが 、法線の傾きは です。
分数が出ても、そのまま計算を進めます。約分できる形になることは多くありません。
例:3 次関数の法線
の における法線を求めます。導関数は です。
なので法線の傾きは 。
の なら 、 です。
法線の傾きは で、式は になります。
| 曲線と接点 | 接線の傾き | 法線の傾き |
|---|---|---|
| , | ||
| , | ||
| , |
接線の傾きが大きいほど、法線の傾きは に近づきます。急な坂に垂直な線は、ほとんど横向きになるためです。
接点が動くと 2 本とも回ります。直角の関係は変わりません。
接線が水平のとき
だと、逆数を作る段階で割り算ができません。
このとき接線は水平です。それに垂直な直線は縦にまっすぐ立つので、傾きが決まりません。
答えは という形になります。 の形では書けない直線です[3]。
の で確かめます。 なので、法線は です。
のときだけ、法線が の形で書けない。
縦の直線には傾きがない。接線が水平になる点、つまり極値の場所で起こる。
割り算を避ける書き方
分数を作らずに済む書き方もあります[4]。
を掛ける側に置いてあるので、 でも困りません。 を入れると 、つまり が出ます。
の で試します。 なので 。
整理すると で、最初の答えと一致しました。
。読みやすいが で止まる
。場合分けが要らない
高校の答案では前の形を使い、 のときだけ と書き分けるのがふつうです。
例:法線が原点を通る条件
の における法線が原点を通るような を求めます。
から 、法線の傾きは です。接点は 。
法線は 。ここに 、 を入れます。
です。法線の式は になり、確かに原点を通ります。
の における法線の方程式はどれですか。
水平な接線の場合も確かめます。
の における法線はどれですか。
なので 。接線が水平な になるため、法線は縦の直線 です。 は接線のほうにあたります。
接線の傾きを出したら、逆数にして符号を変える。手数は 1 つ増えるだけで、あとは直線の式を書くだけです。

















f′(x)=2x+2 から f′(1)=4 が接線の傾きです。法線の傾きは −41 なので y=−41(x−1)+3。4x−1 は接線、−4x+7 は符号だけ変えて逆数にし忘れた形にあたります。