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APPLICATION OF CALCULUS

微分積分の応用例

OVERVIEW

微分積分の応用

これまで学んだ微分・積分に関する理論的な知識を踏まえた上で、微分・積分の様々な応用例について解説します。

TABLE OF CONTENTS

目次

MATHEMATICS

数学

数学に関する微分・積分の応用例です。

積分を用いた自然対数関数の定義

自然対数関数や自然対数などの概念は積分を用いて定義することもできます。その場合にも、自然対数関数の微分に関する既知の性質や対数法則などがそのまま成立します。

関連する変化率

2つの変数が関数を用いて関連付けられている場合、合成関数の微分を用いることにより、一方の変数の瞬間変化率が判明すれば、もう一方の変数の瞬間変化率も判明します。これを関連する変化率(related rates)と呼びます。

ニュートン法とその理論的根拠

ニュートン法とは方程式の近似解を求めるためのアルゴリズムです。ニュートン法の手順を解説するとともに、ニュートン法が有効であるための条件およびその根拠について解説します。

PHYSICS

物理学

物理学に関する微分・数学の応用例です。

等加速度直線運動と自由落下

直線上を動く点の瞬間加速度が常に一定である場合、そのような運動を等加速度直線運動と呼びます。等加速度直線運動にしたがう点の位置と瞬間速度を求める方法について解説します。

MILITARY

軍事

軍事に関する微分・数学の応用例です。

PUBLIC HEALTH

公衆衛生

公衆衛生に関する微分・数学の応用例です。

RELATED KNOWLEDGE

関連知識

REQUIRED KNOWLEDGE

前提知識

本節を学ぶ上で以下の知識が役に立ちます。

関数の定義と具体例

実数空間もしくはその部分集合を始集合とし、実数空間を終集合とする写像を関数と呼びます。つまり、関数とはそれぞれの実数に対して実数を1つずつ定める規則です。

数直線の位相

実数空間すなわち数直線の位相に関するテキストと演習問題です。実数空間上の開集合や閉集合など、位相を規定する概念について解説します。

ADVANCED KNOWLEDGE

発展知識

本節で得た知識は以下の分野を学ぶ上での基礎になります。

ベクトル値関数の微分

曲線(1変数のベクトル値関数)について、その微分を定義した上で、微分に関して成り立つ様々な性質を解説します。

多変数関数の微分

多変数関数(スカラー場)について、偏微分、方向微分、全微分などの様々な微分概念を定義するとともに、これらの微分概念の性質について解説します。

関数の最適化

与えられた制約条件のもとで関数の値を最大化または最小化する変数の値を求めることを最適化と呼びます。ここでは微分可能な関数を対象とする様々な最適化問題の解法を解説します。

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