微分・原始関数・定積分・不定積分の定義
微分・原始関数・定積分・不定積分の定義
(1)微分の定義
\[ \frac{df\left(x\right)}{dx}=\lim_{\Delta x\rightarrow0}\frac{f\left(x+\Delta x\right)-f\left(x\right)}{\Delta x} \](2)原始関数
微分すると\(f\left(x\right)\)となる関数を原始関数といい、\(\int f\left(x\right)dx\)と表す。すなわち\(f\left(x\right)\)の原始関数は逆微分をしたものである。(3)定積分
閉区間\(I\)で可積分関数\(f\left(x\right)\)があるとする。このとき\(y=f\left(x\right),y=0,x=a,x=b\)で囲まれた部分の面積を\(\int_{a}^{b}f\left(x\right)dx\)で表し、これを定積分という。(4)不定積分
閉区間\(I\)で可積分関数\(f\left(x\right)\)があるとする。このとき\(I\)内の定数\(a\)から変数\(x\)までの定積分\(\int_{a}^{x}f\left(x\right)dx\)を\(f\left(x\right)\)の不定積分という。(1)
不定積分が存在しても原始関数が存在するとは限りません。例えば関数
\[ f\left(x\right)=\begin{cases} 0 & x\ne0\\ 1 & x=0 \end{cases} \] の不定積分は\(0\)ですが原始関数は存在しません。
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3角関数の関数の定積分
\[
\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}f\left(\cos x\right)dx=\int_{0}^{\frac{\pi}{2}}f\left(\sin x\right)dx
\]
微分と積分の関係
\[
f\left(x\right)=\int_{f^{\bullet}\left(a\right)}^{x}f'\left(x\right)dx-a
\]
べき乗を含む0から∞までの定積分
\[
\Arg\left(\alpha\right)\ne\pi,0<b\Rightarrow\int_{0}^{\infty}f\left(x,\alpha x^{b}\right)dx=\frac{1}{\alpha^{\frac{1}{b}}b}\lim_{R\rightarrow\infty}\int_{0}^{Re^{i\Arg\left(\alpha\right)}}f\left(\frac{t^{\frac{1}{b}}}{\alpha^{\frac{1}{b}}},t\right)t^{\frac{1}{b}-1}dt
\]
xDの冪乗の性質
\[
\left(x\frac{d}{dx}\right)^{n}e^{x}=e^{x}\sum_{k=0}^{\infty}S_{2}\left(n,k\right)x^{k}
\]