多変数関数の積分

多変数関数について、そのリーマン積分を定義した上で、積分に関して成り立つ様々な性質を解説します。

学習内容

多変数関数の多重積分

ユークリッド空間上に存在する有界かつ閉な超直方体領域上に定義された有界な関数が多重積分可能であることの意味を定義するとともに、多重積分可能性を判定するための方法を解説します。

多変数関数の多重リーマン積分可能性と定積分の定義

n次元空間上に存在する有界かつ閉な直方体領域上に定義された有界な多変数関数が多重リーマン積分可能であることの意味を定義するとともに、多重リーマン積分可能であること、ないし多重リーマン積分可能ではないことを判定する方法を解説します。

多変数関数の上リーマン積分と下リーマン積分(ダルブーの定理)

n次元空間上に存在する直方体領域上に定義された有界な多変数関数の上リーマン積分と下リーマン積分を定義するとともに、極限を用いて上リーマン積分や下リーマン積分を特定する方法を解説します。

上リーマン積分と下リーマン積分を用いた多重リーマン積分可能性の判定

n次元空間上に存在する直方体領域上に定義された有界な多変数関数の上リーマン積分と下リーマン積分が一致することは、その関数が多重リーマン積分可能であるための必要十分条件です。

多重積分の基本性質

多重積分の基本性質について解説します。

多変数の単調関数の多重リーマン積分可能性

n次元空間上に存在する直方体領域上に定義された多変数関数が単調関数である場合、すなわち単調増加または単調減少である場合、その関数は領域上で多重リーマン積分可能です。

連続な多変数関数の多重リーマン積分可能性

n次元空間上に存在する有界かつ閉な直方体領域上に定義された多変数関数が連続関数である場合、その関数は領域上で多重リーマン積分可能です。

不連続な多変数関数の多重リーマン積分可能性

直方体上に定義された不連続な多変数関数が多重リーマン積分可能であるための条件について解説します。

多変数関数の定積分の加法性

n次元空間上に存在する有界かつ閉な直方体領域上に定義された多変数関数が多重リーマン積分可能であることと、その関数がすべての小直方体領域において多重リーマン積分可能であることは必要十分です。

多変数関数の定数倍の上積分・下積分・定積分

n次元空間上に存在する有界かつ閉な直方体領域上に定義された多変数関数が多重リーマン積分可能である場合、その関数の定数倍として定義される多変数関数もまた多重リーマン積分可能です。

多変数関数の和の上積分・下積分・定積分

n次元空間上に存在する有界かつ閉な直方体領域上に定義された2つの多変数関数が多重リーマン積分可能である場合、それらの和として定義される多変数関数もまた多重リーマン積分可能です。

多変数関数の逐次積分

多変数関数を個々の変数について順番にルベーグ積分する手続きを逐次積分と呼びます。一定の条件のもとでは逐次積分の値は多重積分の値と一致します。

一般の領域上での多重積分

直方体とは限らない一般の集合上に定義された多変数関数の多重積分を導出する方法について解説します。

変数変換と多重積分

与えられた関数の多重積分を特定するのが困難である場合、座標系を変換すれば問題を解決できることがあります。

学習ガイド

大学の数学カリキュラムとWIISのカリキュラムは何が違うのか

多くの大学では入学後すぐに微分積分学や線形代数学を学び、その後に実数論や位相空間論などの理論的な科目へ進みます。一方、WIISでは論理学・集合論の後に実数論を学び、その上で微分積分学へ進むカリキュラムを採用しています。本記事では、それぞれの考え方とWIISの学習順序のメリットについて解説します。

最新の議論

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関連分野

論理学

論理学は、数学における証明や推論の基礎となる分野です。命題論理や述語論理を通じて、論理式、真理値、量化記号、証明の考え方を体系的に解説します。大学数学や理論的な学問を学ぶための出発点となる教材を提供しています。

集合論

集合論は現代数学の共通言語です。集合、写像、関係、濃度、順序関係を中心に、数学のさまざまな分野を理解するための基礎概念を体系的に解説します。実数論、線形代数学、位相空間論などへ進むための土台を築きます。

実数論

実数論では、実数の連続性や極限の概念を基礎から学びます。実数の定義、数列、関数、級数、関数列、数直線の位相、拡大実数系を通じて、解析学の理論的基盤を体系的に理解することを目指します。

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ユークリッド空間は、現代数学における解析学と幾何学の出発点です。点列、位相、ベクトル値関数、多変数関数を通じて、高次元空間における極限・連続性・収束の概念を学びます。位相空間論や最適化理論へ進むための重要な基礎を体系的に解説します。

1変数関数の微分

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1変数関数の積分

1変数関数のリーマン積分について学びます。具体的には、積分の概念を定義した上で、積分の基本性質や初等関数の積分、微分と積分の関係、関連する諸定理について学びます。

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。

ベクトル値関数の積分

1変数のベクトル値関数(曲線)について、そのリーマン積分を定義した上で、積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。

多変数ベクトル値関数の微分

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関数の最適化

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微分積分の現実社会における具体的な応用例について解説します。

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