学習環境
- Surface、Surface ペン(端末)
- Windows 10 Pro (OS)
- Nebo(Windows アプリ)
- iPad Pro 10.5 + Apple Pencil
- MyScript Nebo - MyScript(iPad アプリ(iOS))
- 参考書籍
微分積分学 (ちくま学芸文庫) (吉田 洋一(著)、筑摩書房)のI.(微分法)、6.(導関数)、問1の解答を求めてみる。
コード
Python 3
#!/usr/bin/env python3 from sympy import pprint, symbols, plot, Derivative, Limit, Rational print('1.') x, h = symbols('x, h') fs = [1 - x ** 2, x ** 3, x + 1 / x, x ** 3 - 3 * x ** 2 + 2, 3 * x - x ** 3, x ** Rational(1, 3)] for i, f in enumerate(fs, 1): print(f'({i})') df = Derivative(f, x, 1) for o in [df, df.doit()]: pprint(o) print() g = (f.subs({x: x + h}) - f) / h for d in ['+', '-']: l = Limit(g, h, 0, dir=d) for o in [l, l.doit()]: pprint(o) print() p = plot(*fs, (x, -5, 5), ylim=(-5, 5), legend=True, show=False) colors = ['red', 'green', 'blue', 'brown', 'orange', 'purple', 'pink', 'gray', 'skyblue', 'yellow'] for o, color in zip(p, colors): o.line_color = color p.show() p.save('sample1.png')
入出力結果(Bash、cmd.exe(コマンドプロンプト)、Terminal、Jupyter(IPython))
C:\Users\...>py sample1.py 1. (1) d ⎛ 2⎞ ──⎝1 - x ⎠ dx -2⋅x ⎛ 2 2⎞ ⎜x - (h + x) ⎟ lim ⎜─────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ -2⋅x ⎛ 2 2⎞ ⎜x - (h + x) ⎟ lim ⎜─────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ -2⋅x (2) d ⎛ 3⎞ ──⎝x ⎠ dx 2 3⋅x ⎛ 3 3⎞ ⎜- x + (h + x) ⎟ lim ⎜───────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ 2 3⋅x ⎛ 3 3⎞ ⎜- x + (h + x) ⎟ lim ⎜───────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ 2 3⋅x (3) d ⎛ 1⎞ ──⎜x + ─⎟ dx⎝ x⎠ 1 1 - ── 2 x ⎛ 1 1⎞ ⎜h + ───── - ─⎟ ⎜ h + x x⎟ lim ⎜─────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ 2 x - 1 ────── 2 x ⎛ 1 1⎞ ⎜h + ───── - ─⎟ ⎜ h + x x⎟ lim ⎜─────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ 2 x - 1 ────── 2 x (4) d ⎛ 3 2 ⎞ ──⎝x - 3⋅x + 2⎠ dx 2 3⋅x - 6⋅x ⎛ 3 2 3 2⎞ ⎜- x + 3⋅x + (h + x) - 3⋅(h + x) ⎟ lim ⎜───────────────────────────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ 2 3⋅x - 6⋅x ⎛ 3 2 3 2⎞ ⎜- x + 3⋅x + (h + x) - 3⋅(h + x) ⎟ lim ⎜───────────────────────────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ 2 3⋅x - 6⋅x (5) d ⎛ 3 ⎞ ──⎝- x + 3⋅x⎠ dx 2 3 - 3⋅x ⎛ 3 3⎞ ⎜3⋅h + x - (h + x) ⎟ lim ⎜───────────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ 2 3 - 3⋅x ⎛ 3 3⎞ ⎜3⋅h + x - (h + x) ⎟ lim ⎜───────────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ 2 3 - 3⋅x (6) d ⎛3 ___⎞ ──⎝╲╱ x ⎠ dx 1 ────── 2/3 3⋅x ⎛ 3 ___ 3 _______⎞ ⎜- ╲╱ x + ╲╱ h + x ⎟ lim ⎜───────────────────⎟ h─→0⁺⎝ h ⎠ 1 ────── 2/3 3⋅x ⎛ 3 ___ 3 _______⎞ ⎜- ╲╱ x + ╲╱ h + x ⎟ lim ⎜───────────────────⎟ h─→0⁻⎝ h ⎠ 1 ────── 2/3 3⋅x c:\Users\...>
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