微分とは?
びぶん
微分とは、関数の変化率(瞬間的な変化の割合)を求める数学の操作で、物理や工学をはじめ多くの分野で活用されます。
微分とは、関数がある点においてどれだけ急激に変化しているかを表す瞬間変化率を求める数学的操作です。高校数学や大学の解析学で学ぶ微積分学の中心的な概念の一つで、積分とともに微積分を構成します。
基本的な考え方は、2点間の平均変化率を表す差商(ΔyをΔxで割った値)において、Δxをゼロに限りなく近づけたときの極限値を求めることです。これを導関数と呼び、関数f(x)の導関数をf'(x)またはdy/dxと表します。たとえばf(x)=x²の導関数はf'(x)=2xで、x=3における変化率は6となります。
微分で扱う主な演算には以下があります。
- 多項式・三角関数・指数関数・対数関数の微分
- 積の微分・商の微分・合成関数の微分(連鎖律)
- 偏微分(多変数関数への拡張)
微分の応用範囲は広く、物理学では速度・加速度の計算に、経済学では限界費用・限界収益の分析に、機械学習では誤差関数の最小化(勾配降下法)に不可欠です。「接線の傾きを求める」という幾何的解釈は直観的な理解を助けます。
使い方・例文
車の位置を時間の関数として表したとき、それを微分すると速度が、さらに微分すると加速度が得られます。また、関数のグラフ上の一点における接線の傾きを求めることも微分の典型的な使い方です。
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