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額縁の取り付け高さと配置
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排水勾配と高低差
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木材の材積(m³・才)
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フェンスの本数
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部屋の熱損失の目安
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収納・棚の容量
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板取り計算
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棚板のたわみと耐荷重
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微分公式の計算機(sin・cos・tan・eˣ・log・xⁿ の導関数と微分係数)

微分する関数のタイプを選び、係数を入力してください。下の数式は入力欄と連動していて、係数の部分を直接書き換えても計算できます。

数値は半角で入力してください。小数・負の数・3/4 のような分数が使えます。係数の空欄は 1(sin bx は 1 sin bx の意味)として扱います。「微分係数を求める点」は空欄なら導関数だけを求めます。
計算結果・グラフ
左の入力欄で関数のタイプを選んで係数を入れ、「計算する」を押すと、ここに結果とグラフが表示されます。

このページでできること

  • 数IIIの基本関数 \(a\sin bx\)・\(a\cos bx\)・\(a\tan bx\)・\(ae^{bx}\)・\(a\log bx\)・\(ax^{n}\) を、微分公式でその場で微分できます。\(n\) には分数・負の数も使えるので、\(\sqrt{x}\)(\(= x^{\frac{1}{2}}\))や \(\dfrac{1}{x}\)(\(= x^{-1}\))の微分もこのページでできます
  • 指定した点 \(x_0\) での微分係数(その点での接線の傾き)も同時に計算。\(x_0\) には「pi/6」のように \(\pi\) の倍数が入力でき、\(\dfrac{\pi}{6}\)・\(\dfrac{\pi}{4}\) の倍数の有名角なら \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) のような厳密値で答えます
  • 途中式は「公式 → 中身 \(bx\) の係数が前に出る → 係数 \(a\) を掛ける → 点を代入」という教科書の答案と同じ流れで表示します
  • 計算機には手書きと同じ形の \(\dfrac{d}{dx}\) の式が表示され、係数の部分を直接書き換えて計算することもできます
  • \(f(x)\) と \(f'(x)\) を重ねたグラフで、「もとの関数の接線の傾きを並べたものが導関数」という対応を目で見て確認できます
対象は基本関数1つの微分です。\(x\sin x\)(積)や \(\sin x^{2}\)(合成)のような組み合わせの微分には対応していません。\(2x^{3} - x + 5\) のような多項式(項の足し合わせ)の微分・増減表・極値は「導関数計算機(多項式の微分)」のページをお使いください。

この計算は何の役に立つ?

波の「変わる速さ」を求める(音・電気・振動)

音の波形や家庭用コンセントの交流電圧は、\(\sin\)・\(\cos\) の式で表されます。その式を微分すると「電圧や空気の圧力が、いま
どれくらいの速さで変わっているか」がわかり、\((\sin x)' = \cos x\) の公式がそのまま使われます。
交流回路でコンデンサに流れる電流が電圧の微分で決まるなど、電気の理論計算はこの公式の上に組み立てられています。

単振動の速度と加速度(ばね・振り子)

ばねに付けたおもりや振り子の位置は \(\sin\)(または \(\cos\))の式で表され、これを単振動といいます。位置の式を微分すると速度、もう一度微分すると加速度になり、\(\sin \to \cos \to -\sin\) と公式どおりに移り変わります。
「加速度が位置と逆向きに比例する」という単振動の性質は、\(\cos\) を2回微分するとマイナスが付いて自分に戻る、というこのページの公式そのものです。

増える・減る速さを読み取る(細菌の増殖・薬の濃度・放射性物質)

細菌の数や体内の薬の濃度、放射性物質の量は、\(e^{bx}\) の形の式でモデル化されます。この式を微分すると \((e^{bx})' = be^{bx}\)、つまり「変化の速さが今の量に比例する」ことがわかります。
薬をどのくらいの間隔で飲むと濃度が保たれるか、放射性物質が半分に減るまで何年かかるか、といった計算はこの微分の関係が出発点です。

「1単位増えたときの効き目」を測る(経済学の限界の考え方)

経済学では、生産量を1増やしたときの費用の増え方(限界費用)や、所得が1増えたときの満足度の増え方を、微分で表します。満足度が所得の \(\log\) でモデル化されることが多いのは、\((\log x)' = \dfrac{1}{x}\)——つまり「持っている量 \(x\) が大きいほど、同じ1単位の増加のありがたみが薄れる」という性質が実感に合うからです。
このモデルは保険やくじの選び方の理論(期待効用理論)の土台にもなっています。

大きさの変化率を求める(面積・体積とべき関数)

半径 \(r\) の球の体積 \(\dfrac{4}{3}\pi r^{3}\) は、べき関数 \(r^{3}\) に係数を掛けた式です。これを微分公式 \((x^{n})' = nx^{n-1}\) で微分すると \(4\pi r^{2}\)、ちょうど球の表面積になります。「風船の半径を少しふくらませたとき、体積の増える速さ(半径 \(1\) あたりの増え方)はちょうど表面積に等しい」という関係が式で確かめられます。
設計や製造で「寸法が1%ずれると重さや容量がどれだけ変わるか」を見積もる感度の計算も、べき関数の微分がもとになっています。

式とグラフ

基本関数の微分公式(xⁿ・sin・cos・tan・eˣ・log x)
グラフ
数学表記 (一般的な数式)
\(\left(x^{n}\right)'\) \(=\) \(nx^{n-1}\)
\(\left(\sin x\right)'\) \(=\) \(\cos x\)
\(\left(\cos x\right)'\) \(=\) \(-\sin x\)
\(\left(\tan x\right)'\) \(=\) \(\dfrac{1}{\cos^{2} x}\)
\(\left(e^{x}\right)'\) \(=\) \(e^{x}\)
\(\left(\log x\right)'\) \(=\) \(\dfrac{1}{x}\)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
\(x^{n}\) の微分(\(n\) は有理数) \(=\) ① 指数を前に出して \(1\) 減らしたもの
\(\sin x\) の微分 \(=\) ② 接線の傾きを並べた \(\cos x\)
\(\cos x\) の微分 \(=\) ③ マイナスの付いた \(-\sin x\)
\(\tan x\) の微分 \(=\) ④ \(\cos^{2} x\) 分の \(1\)
\(e^{x}\) の微分 \(=\) ⑤ 微分しても変わらない \(e^{x}\)
\(\log x\) の微分(自然対数) \(=\) ⑥ \(x\) 分の \(1\)
式を日本語で読むと
① \(x^{n}\) は 指数 \(n\) を前に出して、指数を \(1\) 減らした \(nx^{n-1}\) になる(\(n\) は分数・負の数でもよい)
② \(\sin x\) は 接線の傾きを並べた \(\cos x\) になる
③ \(\cos x\) は マイナスの付いた \(-\sin x\) になる(マイナスの付け忘れが定番のミス)
④ \(\tan x\) は \(\cos^{2} x\) 分の \(1\) になる
⑤ \(e^{x}\) は 微分しても変わらない \(e^{x}\) のまま になる
⑥ \(\log x\) は \(x\) 分の \(1\) になる
簡単な例
\(\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}}\) を微分すると(指数 \(\dfrac{1}{2}\) を前に出して \(1\) 減らす)
\(\sqrt{x}\) の微分 \(=\) 指数を前に出して \(1\) 減らした \(\dfrac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}}\)
\(\left(x^{\frac{1}{2}}\right)' = \dfrac{1}{2}x^{-\frac{1}{2}} = \dfrac{1}{2\sqrt{x}}\)
考え方のポイント
この表が、数学IIIで学ぶ微分公式の一覧です。数学IIでは \(x^{n}\)(\(n\) は正の整数)しか微分できませんでしたが、数学IIIでは \(n\) が分数や負の数でもそのまま同じ公式が使え、さらに三角関数・指数関数・対数関数も微分できるようになります。 三角関数の公式は、\(x\) をラジアン(弧度法)で測っているときにだけこの形になります。度のまま微分すると余計な係数が付くため、微分・積分の世界では角度は必ずラジアンで扱います。 \(\log x\) は自然対数(ネイピア数 \(e\) を底とする対数)です。数学IIIの教科書では底の \(e\) を省略して \(\log x\) と書くのが普通で、\(\ln x\) と書く流儀もあります。底が \(e\) 以外の対数は \(\left(\log_{a} x\right)' = \dfrac{1}{x\log a}\) となり、分母に \(\log a\) が余分に付きます。 \(e^{x}\) だけは微分しても形が変わりません。「変化の速さがいつでも自分自身と等しい」というこの性質が、\(e\)(約 \(2.718\))という数が特別扱いされる理由です。
係数 a と中身 bx の扱い
数学表記 (一般的な数式)
\(\left\{a\,f(bx)\right\}'\) \(=\) \(a\) \(\times\) \(b\) \(\times\) \(f'(bx)\)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
④ \(a\,f(bx)\) の微分 \(=\) ② 係数 \(a\)(そのまま残る) \(\times\) ① 中身 \(bx\) の係数 \(b\)(前に出る) \(\times\) ③ 公式どおりの導関数(中身はそのまま)
式を日本語で読むと
① 中身 \(bx\) の係数 \(b\) が前に出て
② 関数に掛かっていた係数 \(a\) はそのまま残り
③ 公式どおりの導関数 \(f'(bx)\)(中身の \(bx\) はそのまま) に掛かる。まとめたものが
④ \(a\,f(bx)\) の導関数 になる
簡単な例
\(2\sin 3x\) を微分すると(\(3\) が前に出て、\(2\) はそのまま残る)
\(2\sin 3x\) の微分 \(=\) 係数 \(2\) \(\times\) 前に出た \(3\) \(\times\) 公式どおりの \(\cos 3x\)
\(\left(2\sin 3x\right)' = 2 \times 3 \times \cos 3x = 6\cos 3x\)
考え方のポイント
なぜ中身の係数 \(b\) が前に出るのか——\(\sin 3x\) は \(\sin x\) を横に \(\dfrac{1}{3}\) に縮めた関数で、同じ変化を \(3\) 倍の速さで駆け抜けます。変化が \(3\) 倍速くなれば接線の傾きも \(3\) 倍になるので、微分の結果に \(3\) が掛かります。これは数学IIIで学ぶ「合成関数の微分」の一番簡単な場合です。 この計算機が扱うのは、中身が \(bx\)(\(x\) の定数倍)の形までです。\(\sin x^{2}\) のように中身が \(x\) の式になる一般の合成関数や、\(x\sin x\)(積の微分)・\(\dfrac{\sin x}{x}\)(商の微分)には、それぞれ専用の公式が必要になります。 なお \(\log bx\) だけは特別で、対数の性質から \(\log bx = \log b + \log x\) と分けられ、定数 \(\log b\) は微分すると \(0\) になって消えます。そのため答えは \(b\) によらず \(\left(\log bx\right)' = \dfrac{1}{x}\) です(この計算機の途中式でも確認できます)。
微分係数(x = x₀ での接線の傾き)と有名角
グラフ
数学表記 (一般的な数式)
\(f'(x_0)\) \(=\) \(f'(x)\Bigr|_{x = x_0}\)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
② 微分係数(\(x = x_0\) での接線の傾き) \(=\) ① 導関数 \(f'(x)\) に \(x_0\) を代入した値
式を日本語で読むと
① 微分公式で求めた 導関数 \(f'(x)\) に、点の値 \(x_0\) を代入した値 が
② 微分係数 \(f'(x_0)\) になり、その点でグラフに引いた接線の傾きを表す
簡単な例
\(f(x) = \sin x\) の \(x_0 = \dfrac{\pi}{3}\) での微分係数は(\(\cos\dfrac{\pi}{3}\) は有名角の値)
微分係数 \(f'\left(\dfrac{\pi}{3}\right)\) \(=\) 導関数 \(\cos x\) に \(\dfrac{\pi}{3}\) を代入した \(\dfrac{1}{2}\)
\(f'(x) = \cos x\)
\(f'\left(\frac{\pi}{3}\right) = \cos\frac{\pi}{3} = \frac{1}{2}\)
考え方のポイント
導関数 \(f'(x)\) は「接線の傾きを返す関数」で、そこに具体的な点 \(x_0\) を入れた値が微分係数です。この計算機では「微分係数を求める点 \(x_0\)」を入力すると、代入の途中式付きで微分係数を計算し、グラフにその接線も描きます。 三角関数の微分係数がきれいな値になるのは、\(x_0\) が \(\dfrac{\pi}{6}\)(\(30^\circ\))や \(\dfrac{\pi}{4}\)(\(45^\circ\))の倍数のとき、つまり \(\sin\)・\(\cos\) の値を \(\dfrac{1}{2},\ \dfrac{\sqrt{2}}{2},\ \dfrac{\sqrt{3}}{2}\) のような厳密値で書ける有名角のときです。この計算機は \(x_0\) に「pi/6」「2pi/3」のように入力すると有名角と判定し、√ 付きの厳密値で答えます。それ以外の点では小数の近似値で答えます。
微分公式は「\(x^{n}\) は指数を前に出して \(1\) 減らす」「\(\sin\) は \(\cos\) に、\(\cos\) は \(-\sin\) に」「\(e^{x}\) はそのまま」「\(\log x\) は \(\dfrac{1}{x}\)」という言い換えの表です。中身が \(bx\) なら \(b\) が前に出て、係数 \(a\) はそのまま残ります。導関数に点 \(x_0\) を代入すれば、その点での接線の傾き(微分係数)が求まります。多項式(項の足し合わせ)の微分は、関連機能の「導関数計算機(多項式の微分)」をお使いください。

用語・記号の解説

記号

\(f'(x)\) エフダッシュエックス エフプライムエックス \(f(x)\) の導関数。各点での接線の傾きを返す関数です。右上に付ける小さな斜めの棒(ダッシュ、またはプライム)は「微分したもの」の印で、\(f\) は function(関数)の頭文字です。
\(\dfrac{d}{dx}\) ディーディーエックス 「\(x\) で微分する」ことを表す記号。\(d\) は「差」を表す difference(ラテン語の differentia)の頭文字に由来するといわれ、「ごくわずかな変化」を意味します。この計算機の数式入力欄にも、この形で表示されます。
\(x_0\) エックスゼロ 微分係数を求める点の \(x\) 座標。「注目している特定の1点」を表すために、変数 \(x\) に番号 \(0\) を添えて書く慣例です。
\(\sin,\ \cos,\ \tan\) サイン・コサイン・タンジェント 三角関数。正弦(sine)・余弦(cosine)・正接(tangent)の頭の文字を取った記号です。微分すると \(\sin x \to \cos x\)、\(\cos x \to -\sin x\)、\(\tan x \to \dfrac{1}{\cos^{2} x}\) と互いに移り合います。
\(e\) イー ネイピア数と呼ばれる約 \(2.718\) の定数。exponential(指数の)の頭文字に由来するといわれます。\(e^{x}\) は「微分しても変わらない」という際立った性質を持ち、この性質のおかげで微分積分の計算で主役になります。
\(\log x\) ログエックス このページでは自然対数(\(e\) を底とする対数)。「\(e\) を何乗すると \(x\) になるか」を表します。数学IIIの教科書では底の \(e\) を省略して \(\log x\) と書くのが普通で、\(\ln x\)(natural logarithm のラテン語式の並びに由来するといわれます)と書く流儀もあります。
\(x^{n}\) エックスのエヌ乗 \(x\) を \(n\) 乗したもの(べき乗)。回数を表す文字には number(数)の頭文字 \(n\) がよく使われます。数学IIIでは \(n\) が分数・負の数でもよく、\(\sqrt{x} = x^{\frac{1}{2}}\)、\(\dfrac{1}{x} = x^{-1}\) と書き直せます。
\(\pi\) パイ 円周率(約 \(3.14\))。ラジアンで角度を測ると \(180^\circ = \pi\) となるため、\(\dfrac{\pi}{6} = 30^\circ\)、\(\dfrac{\pi}{4} = 45^\circ\) のように、角度が \(\pi\) の分数で表されます。
\(\sqrt{\ }\) ルート(根号) 2乗するとその数になる正の数(平方根)。\(\sqrt{2} \fallingdotseq 1.414\)、\(\sqrt{3} \fallingdotseq 1.732\) は有名角の三角関数の値に登場します。root(根)の頭文字 r を変形した記号といわれます。
\(\fallingdotseq\) ほぼ等しい(近似) 厳密には等しくないが、ほぼ等しいことを表す記号。このページでは、厳密値が √ や e を含む値になるとき、小数の近似値をこの記号で添えます。

用語

微分 びぶん 関数の変化の割合(グラフの接線の傾き)を求める計算。瞬間の速さ・変化の速さを式でつかむための道具で、高校では数学IIで多項式、数学IIIで三角関数・指数関数・対数関数まで広がります。
導関数 どうかんすう 関数 \(f(x)\) の各点での接線の傾きを返す関数 \(f'(x)\) のこと。「傾きの一覧表を関数の形にまとめたもの」とイメージできます。導関数を求めることを「微分する」といいます。
微分係数 びぶんけいすう 特定の1点 \(x = x_0\) での接線の傾き。導関数 \(f'(x)\) に \(x_0\) を代入した値 \(f'(x_0)\) で、答えは1つの数値になります。
接線 せっせん 曲線にある1点で触れる直線。その点の近くで曲線に最もよく沿う直線で、接線の傾きこそが微分係数です。
微分公式 びぶんこうしき 基本関数の導関数をまとめた公式の表。\((\sin x)' = \cos x\) のように「この関数を微分するとこうなる」という言い換えの規則で、このページの計算機はこの表に基づいて計算します。
合成関数 ごうせいかんすう 関数の中に別の関数が入った形。\(\sin 3x\) は「\(3\) 倍する」と「\(\sin\) を取る」の合成です。中身が \(bx\) の合成を微分すると、係数 \(b\) が前に出ます。
ラジアン ラジアン(弧度法) 半径 \(1\) の円の弧の長さで角度を測る単位。\(180^\circ = \pi\) ラジアンです。三角関数の微分公式 \((\sin x)' = \cos x\) は、角度をラジアンで測っているときにだけ成り立ちます。
有名角 ゆうめいかく \(30^\circ\)(\(\dfrac{\pi}{6}\))・\(45^\circ\)(\(\dfrac{\pi}{4}\))・\(60^\circ\)(\(\dfrac{\pi}{3}\))とその倍数のように、三角関数の値を \(\dfrac{1}{2}\) や \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) の形で厳密に書ける角のこと。教科書・入試の問題の多くはこの角で出題されます。
三角関数 さんかくかんすう \(\sin x\)・\(\cos x\)・\(\tan x\) など、角度から決まる値を返す関数。もとは直角三角形の辺の比から生まれ、波や振動を表すのに使われます。
指数関数 しすうかんすう \(y = 2^{x}\) や \(y = e^{x}\) のように、\(x\) が指数の位置にある関数。一定の割合で増え続ける(減り続ける)変化を表します。特に \(e^{x}\) は微分しても変わらない性質を持ちます。
対数関数 たいすうかんすう \(y = \log x\) のように「何乗すればその数になるか」を返す関数。指数関数の逆の対応で、大きくなるほど増え方がゆるやかになります。
自然対数 しぜんたいすう ネイピア数 \(e\)(約 \(2.718\))を底とする対数のこと。数学IIIでは \(\log x\) と書けば自然対数を指すのが普通です。微分すると \(\dfrac{1}{x}\) になります。
ネイピア数 ネイピアすう \(e\) と書く約 \(2.718\) の定数。\(e^{x}\) が「微分しても変わらない」ように選ばれた特別な数で、利息の複利計算の極限からも現れます。
べき関数 べきかんすう \(y = x^{n}\) の形の関数。「べき(冪)」は同じものを掛け合わせる回数、つまり右上に小さく書く指数のことです。数学IIIでは指数 \(n\) が分数・負の数まで広がり、\(\sqrt{x}\) や \(\dfrac{1}{x}\) もべき関数の仲間として扱えます。
定義域 ていぎいき 関数に入れてよい \(x\) の範囲。\(\log x\) や \(\sqrt{x}\) は \(x > 0\)、\(\dfrac{1}{x}\) は \(x \neq 0\)、\(\tan x\) は \(\cos x = 0\) になる点を除いた範囲でしか定義されません。微分係数を求める点もこの範囲に入っている必要があります。
弧度法 こどほう 角度をラジアンで測る方式。度数法(\(30^\circ\) など)に対して、半径 \(1\) の円の弧の長さで角度を表します。微分・積分では必ず弧度法を使います。

前提として理解しておくといいこと

このページの計算を「意味がわかって」使えるようになるために、前提として理解しておくといいことをまとめました。
つまずいたら、この表の内容に戻って復習するのが近道です。

関数とは何か(中学1〜2年)
  • 関数が「数を入れると、決まったルールで数が1つ返ってくる機械」だとイメージできること(例:\(f(x) = x^2\) という機械に 3 を入れると \(f(3) = 9\) が出てくる)
  • \(y = f(x)\) のグラフが、「入れた数 \(x\)」と「出てきた数 \(y\)」の組を、座標の点として並べた図だとわかること
平方根と指数の拡張(中学3年〜高校 数学II)
  • \(\sqrt{x}\) が「2乗すると \(x\) になる正の数」だとわかり、\(\sqrt{4} = 2\) のような計算ができること
  • \(x^{-1} = \dfrac{1}{x}\)、\(x^{\frac{1}{2}} = \sqrt{x}\) のように、指数を負の数・分数に広げた書き方を知っていること
三角関数と弧度法(高校 数学II)
  • \(\sin\)・\(\cos\)・\(\tan\) の定義と、\(30^\circ\)・\(45^\circ\)・\(60^\circ\)(有名角)の値(\(\dfrac{1}{2}\)・\(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\)・\(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\))が使えること
  • ラジアン(弧度法)で \(180^\circ = \pi\) となること、\(\dfrac{\pi}{6} = 30^\circ\) のような読み替えができること
指数関数・対数関数(高校 数学II)
  • \(y = e^{x}\) のような指数関数のグラフの形(急激に増える)をイメージできること
  • 対数が「何乗すればその数になるか」だとわかり、\(\log bx = \log b + \log x\) のような対数の性質が使えること
微分の基本(高校 数学II)
  • 微分係数が「その点での接線の傾き」、導関数が「傾きを返す関数」だとわかること
  • \(x^{n}\)(\(n\) は正の整数)の微分 \((x^{n})' = nx^{n-1}\) ができること(このページはこの公式を分数・負の指数に広げます)
  • 定数を微分すると \(0\) になること

Excelで計算する方法

Excelファイルをダウンロード
式ごとにシートが分かれたExcelファイルです。貼り付け場所を気にせず、開いてすぐ使えます。
下の表を丸ごとコピーして、ExcelのA1セルに貼り付けるとそのまま使えます。
「a sin bx の微分係数(ab cos bx₀)」を求める表
係数 a 2
x の係数 b 2
微分係数を求める点 x₀(ラジアン) =PI()/6
微分係数(a×b×COS(b×x₀)) =B1*B2*COS(B2*B3)
「a eᵇˣ の微分係数(ab eᵇˣ⁰)」を求める表
係数 a 3
x の係数 b 2
微分係数を求める点 x₀ 1
微分係数(a×b×EXP(b×x₀)) =B1*B2*EXP(B2*B3)
「a log bx の微分係数(a÷x₀)」を求める表
係数 a 2
微分係数を求める点 x₀ 4
微分係数(a÷x₀) =B1/B2
「a xⁿ の微分係数(a×n×x₀ⁿ⁻¹)」を求める表
係数 a 3
指数 n 0.5
微分係数を求める点 x₀ 4
微分係数(a×n×x₀^(n−1)) =B1*B2*B3^(B2-1)
Excelは文字式そのものを扱えないので、導関数に点 x₀ を代入した「微分係数の数値」を計算する表にしています。
1つ目の表は a sin bx の微分係数 ab cos bx₀ です。ExcelのCOS関数はラジアンで計算するので、30°の点は「=PI()/6」のようにπの式で入れます。a = 2・b = 2・x₀ = π/6 なら b×x₀ = π/3(60°)で cos が 0.5 になり、答えは 2×2×0.5 = 2 です。cos の微分係数(−ab sin bx₀)を求めるときは「=-B1*B2*SIN(B2*B3)」に、tan(ab÷cos²bx₀)は「=B1*B2/COS(B2*B3)^2」に書き換えてください。
2つ目の表は a eᵇˣ の微分係数で、3×2×e² ≒ 44.33 になります。3つ目の表は a log bx の微分係数で、答えは b によらず a÷x₀ = 2÷4 = 0.5 です。
4つ目の表は a xⁿ の微分係数 a×n×x₀ⁿ⁻¹ です。n = 0.5(√x)・x₀ = 4 なら 3×0.5×4^(−0.5) = 1.5÷2 = 0.75 になります。

Googleスプレッドシートで計算する方法

Excelファイルをダウンロード
上のExcelファイルをダウンロードし、Googleドライブにアップロードして開くと、そのままスプレッドシートとして使えます。
下の表を丸ごとコピーして、GoogleスプレッドシートのA1セルに貼り付けるとそのまま使えます。
「a sin bx の微分係数(ab cos bx₀)」を求める表
係数 a 2
x の係数 b 2
微分係数を求める点 x₀(ラジアン) =PI()/6
微分係数(a×b×COS(b×x₀)) =B1*B2*COS(B2*B3)
「a eᵇˣ の微分係数(ab eᵇˣ⁰)」を求める表
係数 a 3
x の係数 b 2
微分係数を求める点 x₀ 1
微分係数(a×b×EXP(b×x₀)) =B1*B2*EXP(B2*B3)
「a log bx の微分係数(a÷x₀)」を求める表
係数 a 2
微分係数を求める点 x₀ 4
微分係数(a÷x₀) =B1/B2
「a xⁿ の微分係数(a×n×x₀ⁿ⁻¹)」を求める表
係数 a 3
指数 n 0.5
微分係数を求める点 x₀ 4
微分係数(a×n×x₀^(n−1)) =B1*B2*B3^(B2-1)
Excelと同じ式がそのまま使えます。表を丸ごとコピーしてA1セルに貼り付け、係数を自分の数値に書き換えてください。

Pythonで計算する方法

import sympy as sp

x = sp.symbols('x')

# 微分する関数(例:f(x) = 2 sin 3x。
# sp.exp(2*x)・sp.log(x)・x**sp.Rational(1, 2) などに書き換えて使えます)
f = 2 * sp.sin(3 * x)

# 導関数 f'(x)
derivative = sp.diff(f, x)
print("f'(x) =", derivative)

# 微分係数(例:x0 = π/4 での接線の傾き。有名角なら厳密値で出ます)
x0 = sp.pi / 4
value_at = derivative.subs(x, x0)
print("f'(x0) =", sp.simplify(value_at))
記号計算ライブラリの sympy(pip install sympy でインストール)を使うと、文字式のまま微分できます。この例は f(x) = 2 sin 3x の微分で、実行すると「f'(x) = 6*cos(3*x)」と「f'(x0) = -3*sqrt(2)」(x₀ = π/4 での微分係数 −3√2)が表示されます。f と x0 を書き換えて実行してください。

数式記述言語(LaTeX等)での書き方(コピペ可)

基本関数の微分公式(xⁿ・sin・cos・tan・eˣ・log x)
(xⁿ)′ = nxⁿ⁻¹ / (sin x)′ = cos x / (cos x)′ = −sin x / (tan x)′ = 1/cos²x / (eˣ)′ = eˣ / (log x)′ = 1/x
(x^{n})' = nx^{n-1},\quad (\sin x)' = \cos x,\quad (\cos x)' = -\sin x,\quad (\tan x)' = \frac{1}{\cos^{2} x},\quad (e^{x})' = e^{x},\quad (\log x)' = \frac{1}{x}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mtable columnalign="left">
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>x</mi><mi>n</mi></msup><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><mi>n</mi><msup><mi>x</mi><mrow><mi>n</mi><mo>&#x2212;</mo><mn>1</mn></mrow></msup>
    </mrow></mtd></mtr>
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><mi>sin</mi><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><mi>cos</mi><mi>x</mi>
    </mrow></mtd></mtr>
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><mi>cos</mi><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><mo>&#x2212;</mo><mi>sin</mi><mi>x</mi>
    </mrow></mtd></mtr>
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><mi>tan</mi><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msup><mi>cos</mi><mn>2</mn></msup><mi>x</mi></mrow></mfrac>
    </mrow></mtd></mtr>
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>e</mi><mi>x</mi></msup><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><msup><mi>e</mi><mi>x</mi></msup>
    </mrow></mtd></mtr>
    <mtr><mtd><mrow>
      <msup><mrow><mo>(</mo><mi>log</mi><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
      <mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>x</mi></mfrac>
    </mrow></mtd></mtr>
  </mtable>
</math>
(x^n)' = n x^(n-1), (sin x)' = cos x, (cos x)' = -sin x, (tan x)' = 1/cos^2 x, (e^x)' = e^x, (log x)' = 1/x
{D[x^n, x], D[Sin[x], x], D[Cos[x], x], D[Tan[x], x], D[Exp[x], x], D[Log[x], x]}
diff(x^n, x); diff(sin(x), x); diff(cos(x), x); diff(tan(x), x); diff(exp(x), x); diff(ln(x), x);
diff(x^n, x), diff(sin(x), x), diff(cos(x), x), diff(tan(x), x), diff(exp(x), x), diff(log(x), x)
(x^n)′ = nx^(n−1), (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x, (tan x)′ = 1/cos^2 x, (e^x)′ = e^x, (log x)′ = 1/x
係数 a と中身 bx の扱い
{a f(bx)}′ = ab f′(bx)
\left\{a\,f(bx)\right\}' = ab\,f'(bx)
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <msup><mrow><mo>{</mo><mi>a</mi><mi>f</mi><mo>(</mo><mi>b</mi><mi>x</mi><mo>)</mo><mo>}</mo></mrow><mo>&#x2032;</mo></msup>
    <mo>=</mo><mi>a</mi><mi>b</mi>
    <msup><mi>f</mi><mo>&#x2032;</mo></msup><mo>(</mo><mi>b</mi><mi>x</mi><mo>)</mo>
  </mrow>
</math>
(a f(bx))' = a b f'(bx)
D[a f[b x], x]
diff(a*f(b*x), x);
diff(a*f(b*x), x)
{a f(bx)}′ = ab f′(bx)
微分係数(x = x₀ での接線の傾き)と有名角
f'(x_0) = f'(x)\bigr|_{x = x_0}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <msup><mi>f</mi><mo>&#x2032;</mo></msup><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub><mo>)</mo>
    <mo>=</mo>
    <msub><mrow><msup><mi>f</mi><mo>&#x2032;</mo></msup><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo><mo>|</mo></mrow><mrow><mi>x</mi><mo>=</mo><msub><mi>x</mi><mn>0</mn></msub></mrow></msub>
  </mrow>
</math>
f'(x_0) = f'(x)|_(x = x_0)
D[f[x], x] /. x -> x0
eval(diff(f(x), x), x = x0);
subs(diff(f, x), x, x0)
f′(x₀) = f′(x)|_(x=x₀)

ChatGPT に聞いて計算してもらう方法

あなたは数学(微分積分)の計算アシスタントです。次の計算を、必ずPythonコードを実際に実行して行い、実行結果だけを根拠に回答してください(暗算や推測で答えないでください)。

関数 f(x) = 2 sin 3x について、次の内容をそれぞれ示してください。
1. 導関数 f'(x)
2. x = π/4 での微分係数(√を使った厳密値と小数の近似値の両方)
3. 途中の考え方:どの微分公式を使い、なぜ係数が前に出るのか

Pythonでは sympy ライブラリ(diff・subs)を使って計算し、計算に使ったコードと実行結果を示してください。

計算ドリル(演習問題)

このページの微分公式を、自分の手で使えるようになるための演習問題です。
答えと解説は解答ページにあります。


使い方
  1. 1
    数値を入力
    計算したい数値を入力欄に入力します
  2. 2
    計算
    「計算する」ボタンを押します
  3. 3
    結果を確認
    計算結果がその場に表示されます。計算の考え方や式の解説も同じページで確認できます
  DataChefの特徴
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