e^x を微分しても e^x のままになる仕組みと log x の微分公式
微分しても形が変わらない関数があります。 がそれで、何回微分しても のまま。
底が でなければ、この気持ちよさは失われます。 を微分すると となり、 という半端な数が前に付く。
底 を動かすと、点 での接線が寝たり立ったりします。傾きがちょうど になる底、それが です。
傾きが 1 になる底を選んだ
の における微分係数は、次の極限そのものです[1]。
を大きくすればこの値も大きくなり、小さくすれば小さくなる。途中でちょうど を通過する底があり、その底を と名づけました。
は と続く無理数です[2]。桁を覚える必要はありませんが、 台という感覚は持っておくと検算に効く。
の定義
高校では次の極限で を定めます。
と置き直すと、階段状に近づけていく形になります[2]。
で 、 で 。近づき方はゆっくりです。
の微分を定義から求める
差の商を作ると、 がそっくり外へ出ます。
残った極限が なので、答えは そのもの。 の決め方が、この を用意していました。
極限の値は置きかえで確かめられます。 とおくと で、 のとき 。
の微分を定義から求める
対数のほうも同じ手順です。 とし、差を商の対数にまとめます。
と置きかえると になり、 が外へ出ます。
です[3]。べきの公式 では を作れないので、対数はその穴を埋める位置にいます。

つのグラフは直線 について対称です。 の上の点 を折り返すと、 の上の点 に重なる。
逆関数として対をなす
対称なグラフでは、接線の傾きが逆数の関係になります。 での傾きが 、折り返した での傾きが 。
なら です。逆関数 については となり、 と一致する。
で、微分しても自分自身。何回でも変わらない
で、対数の姿が消える。分数関数に変わる
微分して姿が消えるのは対数だけです。積分の側から見れば、 の原始関数が という対応になる。
底が でないとき
一般の底では、 が係数として顔を出します[1]。
と書き直せば、合成関数の微分から前者が出ます。内側の微分が だからです。
とすれば となり、係数が消えます。 を底に選ぶ理由は、この にあります。
例: と を微分する
指数の肩に式が入ると合成関数です。 なら内側の微分は 。
一般形は です。肩の式を微分して前に置くだけ。
例: を微分する
対数の中身が式のときも合成の形になります。 の微分は 。
一般形は で、もとの関数を分母に置く形。この形が対数微分法の土台になります。
の微分
では が定義されませんが、絶対値を付ければ で定義できます。
なら なので 。 なら となり、合成の公式から次のようになります。
どちらの側でも同じ結果です。 で絶対値が付く理由も、ここにあります。
の導関数はどれか。
対数微分法
両辺の対数をとってから微分すると、指数に変数が入った関数も扱えます[1]。積や商が並ぶ式にも効く手です。
()で試します。両辺の対数は 。
左辺を で微分すると 、右辺は積の公式から になります。
はべきの公式でも指数関数の公式でも直接は微分できません。底と肩の両方に がいるためです。
例: を微分する
同じ手順をもう一度なぞります。 から始めます。
両辺に を掛ければ完成です。
の導関数はどれか。
底が でないので、 が係数として付きます。 と書き直し、内側 の微分 を掛けると確かめられます。
押さえておく 2 つの極限
導出の途中で使った極限は、単独でも出題されます。
です。 の における微分係数そのもので、 と同じことを述べています。
です。 の における微分係数にあたり、 から読めます。
公式から極限を読む向きと、極限から公式を導く向き。どちらの筋道もたどれるようにしておくと、形を変えて問われても迷いません。










外側の eu を微分すると ex2、内側の x2 を微分すると 2x です。肩が式のときは、その微分を掛け忘れないところが分かれ目になります。