世界の法則を知るために－微分・積分とは？微分・積分の応用例(3)

微分方程式を使って斜方投射の問題を解くと、二次関数が放物線となる理由がわかります。 このため前回は理科の内容の解説として、主に運動方程式について解説をしました。 今回は最終目標としていた、二次関数が放物線となる理由の解説をします。 斜方投射次の、 のように時刻$${ t}$$が$${ 0}$$のとき、点$${ (0,0)}$$にある質量$${ m}$$の小球を、斜め方向に速さ$${ V}$$で投げた場合である斜方投射を考えます。 ここで、 のように、ある時刻$${ t}

世界の法則を知るために－微分・積分とは？微分・積分の応用例(2)

微分方程式を使って、斜方投射という理科の問題を解くと、二次関数が放物線になる理由がわかります。 このため前回は数学の内容の解説として、主に微分方程式について解説をしました。 斜方投射を扱うには、運動方程式などの知識が必要になります。 このため今回は、理科の内容の解説をします。 斜方投射と放物線次の、 のように、黒い円で表した小球を黒い矢印のような斜めの方向に、ある速さで投げたときを考えます。 ここで、小球とは小さいボールのことで、問題を簡単にして空気抵抗を考えない場合によ

世界の法則を知るために－微分・積分とは？微分・積分の応用例(1)

微分・積分は、微小変化・いろいろな面積を求められるだけではなく、応用すると接線の傾き・回転体の体積を求めることもできます。 微分・積分では、これら両方を使う場合があります。 このような場合の例として、今回は微分方程式と呼ばれるものを扱います。 この微分方程式は、微分・積分で最も重要なものの１つとなります。 また中３で、$${ a}$$を定数として、 $${ y=ax^2}$$ のような関数は、ボールを斜め上の方向に投げたときの軌道を表し、放物線と呼ぶと習います。 しかし、この

世界の法則を知るために－微分・積分とは？積分の応用例(4)

半径が$${ r}$$の球の体積を$${ V}$$、表面積を$${ S}$$とし、定積分を使った回転体の体積の求め方を使うと球の体積の公式、 $${ \displaystyle V=\dfrac{4}{3}\pi r^3}$$ を求めることができます。 また球の表面積の公式は、 $${ S=4 \pi r^2}$$ となります。 今回は、最終目標としていた球の表面積の公式を求めます。 この公式は、微分を使って求めることができます。 球の体積と同じように、球の表面積の公式は中１

ちょっとだけ有料化に興味があるんですが 数式を入力してグラフ化できるAndroidスマホアプリで 商用利用できるものの、おすすめあったら教えていただきたいです 今はgeogebra使ってますがライセンスを買わないと商用利用できないようなので

世界の法則を知るために－微分・積分とは？積分の応用例(3)

ある関数$${ y}$$と$${ x}$$軸で囲まれた部分の、$${ x}$$が$${ a}$$から$${ b}$$までの範囲を、$${ x}$$軸のまわりに一回転させた回転体の体積を$${ V}$$とすると、 $${\displaystyle V=\int_a^b{\pi y^2 dx}}$$ となります。 今回はこの式を使って、最終目標の１つである球の体積の公式を求めます。 球の体積の公式は中１で習いますが、公式を覚えるだけでなぜ公式のようになるかはわからないと思います。

世界の法則を知るために－微分・積分とは？積分の応用例(2)

ある関数$${ y}$$と$${ x}$$軸で囲まれた部分の、$${ x}$$が$${ a}$$から$${ b}$$までの範囲を、$${ x}$$軸のまわりに一回転させた回転体の体積を$${ V}$$とすると、 $${\displaystyle V=\int_a^b{\pi y^2 dx}}$$ となります。 今回はこの式を使って、具体例として円柱、円錐の体積を求めます。 また、これらの結果と中学で学ぶ体積を求める公式の結果と比較をし、同じとなることを確認します。 この確認か

世界の法則を知るために－微分・積分とは？積分の応用例(1)

積分により、いろいろな面積を求めることができます。 このいろいろな面積を求められることから、例えば等速直線運動ではなく、速さがいろいろな変化をする場合の距離を求められます。 この例のように積分は、物理で使われることがありますが、積分を利用すると他にも求められるものがあります。 この積分の応用例では積分を利用した他の求められるものの例として、回転体の体積の求め方について解説します。 また、回転体の体積の求め方の具体例として円柱、円錐、球の体積を求めます。 特に球の体積は公式を覚

世界の法則を知るために－微分・積分とは？微分の応用例(2)

ある関数$${ y}$$を微分したものである、 $${ \dfrac{d y}{d x}}$$ は接線の傾きとなり、これがプラス、ゼロ、マイナスのどの場合となるかの$${ x}$$の値を調べると、複雑な形のグラフを書くことができます。 今回はこのことを使って、複雑な形のグラフの書き方を解説します。 具体的に最終目標としていた、 $${ y=-2x^2+8x-3}$$ のグラフを書いてみましょう。 複雑な形のグラフの書き方微分を使うと、 の青線、赤線のような複雑な形のグラフ

世界の法則を知るために－微分・積分とは？微分の応用例(1)

微分では微小変化、積分ではいろいろな面積を求められます。 しかし具体的に何に使えるのか等、よくわからないと思います。 このため、微分・積分の応用例について書いていきます。 今回は、微分の応用例について書きます。 ある関数を微分したものは微小変化となるだけではなく、重要なものである接線の傾きでもあります。 今回はなぜ接線の傾きとなるのか、この接線の傾きがなぜ重要なものかについて書いていきます。 具体的に、 $${ y=-2x^2+8x-3}$$ のグラフを書くことができることを

世界の法則を知るために－微分・積分とは？⑱積分の計算方法(7)

前回は、定積分が面積になることの紹介と、具体例を使った確認をしました。 また具体例を他の方法で解き、 $${\displaystyle S=\int_a^b{y}dx}$$ のような定積分は$${ x}$$の範囲が、 　 $${ 0}$$から上端までの面積$${ -}$$$${ 0}$$から下端までの面積 という計算をしていることを書きました。 今回は、定積分が面積になることの証明をします。 この証明は難しい内容となりますが、読んでみてください。 以下では上端を$${ b}$

世界の法則を知るために－微分・積分とは？⑰積分の計算方法(6)

前回は、定積分の記号や計算方法、最終目標としていた、 $${ y=2x^3-3x^2+4x-5}$$ の定積分の計算が、 $${ \displaystyle \int_2^4{y}dx}$$ $${=\left[ \dfrac{1}{2}x^{4}-x^{3}+2x^{2}-5x \right]_2^4}$$ $${=\left( \dfrac{1}{2}×4^{4}-4^{3}+2×4^{2}-5×4 \right)}$$ 　$${-\left( \dfrac{1}{2}×