このページのまとめ
先に押さえておくこと
$(\sin x)' = \cos x$ の証明の要点をまとめたページです。先に答えを確認してから、解き方とつまずきやすい点を順にたどれます。
答えの要点
図と式の対応や答えの条件を、先に短く確認できます。
- テーマ: 導関数の定義から導出
- ポイント: 微分法の要点を、図と式を往復しながら確認しやすい記事です。
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問題
導関数の定義を用いて、(sinx)′=cosx を証明せよ。
解説
三角関数の微分について、導関数の定義から証明していきます。
三角関数の微分って、公式として覚えるだけじゃダメなんですか?
公式を使うだけでも解けるけど、どうやって導かれたのかを理解することが大切だよ。
導関数の定義に戻って考えてみよう!
導関数の定義を用いて、(sinx)′=cosx を証明せよ。
まず、導関数の定義に f(x)=sinx を代入します。
(sinx)′=h→0limhsin(x+h)−sinx ここで sin(x+h) を展開する必要があるね。加法定理を使おう!
加法定理を使って sin(x+h) を展開すると、
sin(x+h)=sinxcosh+cosxsinh これを代入して整理します。
=h→0limhsinxcosh+cosxsinh−sinx =h→0limhsinx(cosh−1)+cosxsinh =h→0lim(sinx⋅hcosh−1+cosx⋅hsinh) 分数を2つに分けたんですね。でも、この極限はどうやって計算するんですか?
これらの極限公式を適用すると、
(sinx)′=sinx⋅h→0limhcosh−1+cosx⋅h→0limhsinh =sinx⋅0+cosx⋅1 =cosx なるほど!加法定理と極限公式を組み合わせるんですね!
その通り!同じ方法で (cosx)′=−sinx も証明できるよ。
参考までに、グラフで y=sinx とその導関数 y′=cosx の関係を見てみましょう。
y=1sin(1x) y=1cos(1x) sinx が増加している区間では cosx>0、減少している区間では cosx<0 となっていることが確認できます。
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ここでは導関数の定義を用いて (sinx)′=cosx を証明しました。
加法定理と極限公式を組み合わせることで、三角関数の微分公式が導出できることを理解してくださいね!