基本的な関数の微分${\displaystyle \frac{1}{x^2}}$

■問題

次の関数の導関数を微分の公式および導関数の定義式を用いて求めよ． 

${\displaystyle f(x)=\frac{1}{x^2}}$

■答

${\displaystyle f^{\prime }(x)=-\frac{2}{x^3}}$

■解説

${\displaystyle f\left(x\right)=\frac{1}{x^2}}$ ${\displaystyle =x^{-2}}$

と表すことができる．

●公式を用いた計算

微分の公式を用いると

${\displaystyle f^{\prime }\left(x\right)=-2·x^{-2-1}}$ ${\displaystyle =-2·x^{-3}}$ ${\displaystyle =-\frac{2}{x^3}}$

となる．

●導関数の定義を用いた計算

導関数の定義式を利用すると

${\displaystyle f^{\prime }(x)}=\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{f(x+\Delta x)-f(x)}{\Delta x}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{\frac{1}{{(x+\Delta x)}^2}-\frac{1}{x^2}}{\Delta x}}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{\frac{x^2-{(x+\Delta x)}^2}{{(x+\Delta x)}^2{x}^2}}{\Delta x}}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{x^2-\left\{x^2+2x\Delta x+{(\Delta x)}^2\right\}}{\Delta x{(x+\Delta x)}^2{x}^2}}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{-\left\{2x\Delta x+{(\Delta x)}^2\right\}}{\Delta x{(x+\Delta x)}^2{x}^2}}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{-\Delta x(2x+\Delta x)}{\Delta x{(x+\Delta x)}^2{x}^2}}$

${\displaystyle =\underset{\Delta x\to 0}{lim}\frac{-(2x+\Delta x)}{{(x+\Delta x)}^2{x}^2}}$

${\displaystyle =\frac{-(2x+0)}{{(x+0)}^2{x}^2}}$

${\displaystyle =-\frac{2}{x^3}}$

となる．

　

ホーム>>カテゴリー分類>>微分>>微分に関する演習問題>>導関数の定義を用いた微分の計算問題 >>${\displaystyle \frac{1}{x^2}}$の微分

最終更新日： 2023年10月9日