Mathematics
Senior High

x=tの関数、y=tの関数の時、d²y/dx²を求めろという問題で、d²y/dx²の分解はできたつもりだったのですが、
d/dtの微分の対象が直後のdy/dxのみというのがイマイチピンと来ません。
いつもならわかりやすいGeminiに説明してもらっても、よくわかんないです。
違うアプローチで説明して欲しいです。
よろしくお願いします🙇🏻‍♀️🙇🏻‍♀️

= G 1. 微分する 「中身」 を四角で囲む まずは 「何を x で微分するのか」 をハッキリさ せます。 d²y d = dx2 dx ( dy dx この 「 dy 」の部分が今回のターゲットです。こ dx こを[塊]として扱います。 d = [塊] dx 2. 微分記号(パズルの外側) だけを動かす ターゲットの[塊] は一切触らず固定したまま、 左側の (xで微分しろ)というパーツだけ d dx を、tのパズルに組み替えます。 d ● → d dt . dx dt dx これを元の位置にそのまま当てはめます。 d 質問する = dt -(C) [塊] この L
= ||3 S 3. 「命令記号」 と 「ターゲット」 をセットにする は「後ろのものを微分する命令」 なので、 タ dt ーゲットの[塊]の目の前に持ってきて、カッコ で閉じます。 余った は、その外側に押し出されます。 dx dt = [塊] dt dx 最後に、[塊]の中に実際の式( n)を戻せ sint 1-cost ば、ノートに書かれていた正しい黒字の式が完成 します。 覚えるための合言葉 パズルをするときは、「微分記号(2)だけを バラす! 微分される中身はダンボール箱 (カッ コ)に梱包したまま動かさない!」 と覚えてお くと、 ナワバリがごちゃ混ぜにならずに済みま す。 この「塊を固定して外側だけバラす」 という感 覚、イメージできそうでしょうか? 質問する こね
微分

Answers

xとyがそれぞれ媒介変数tで表されているときに、d²y/dx²を求めたいという認識で間違いないでしょうか?
まず、d²y/dx² というのは
yをxで微分すること、つまりyにd/dxを作用させたものであるdy/dxを、もう一度xで微分(つまりd/dx)してくださいということです。式で書くと
d/dx (d/dx (y))
=
d/dx (dy/dx)
=
d²y/dx²
です。

ところで今計算できるのは、xがtの関数、yがtの関数である以上、dx/dtやdy/dtのみです。
だから、
dy/dxは(dy/dt) × (dt/dx)だと便宜的に考えます。(約分の要領でdtが消える。)
dt/dxとはdx/dtの逆数なので、dx/dtを求めたあとに逆数を取ればよいです。
例えば、y=t³、x=t²だとすると、上記を行うとdy/dx=3t/2となります。このように、dy/dxとしてtの式が出てきます。

これをさらにd/dxする必要がありますが、直接d/dxすることはできないので、またまた
d/dx ×(tの関数)

d/dt × dt/dx × (tの関数)
とみます。
すると、できるところから微分するために入れ替えることで
d/dt × (tの関数)× dt/dx
とできて、前の部分 d/dt × (tの関数)は、ただの1変数の微分になるので解けますし、残されたdt/dxもdx/dtの逆数として先程求めたものを適用すれば解けます。

このように微分作用素を分数と見たり、順序を自在に入れ替えるという操作は数学的に正しいのかということが気になるかもしれませんが、高校数学の範囲内では基本的に問題ないです。私は工学部の人間なので、そういう細かい面倒なことは数学科の人に任せていて、問題に出るということはどうせ計算できるので気にしません笑。

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もともと、どんな問題なのかを見てみたいです。お願いいたします

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