関数 $f(x) = (2x - 1)^3$ の $x=0$ における微分係数 $f'(0)$ を、微分係数の定義に従って求める問題です。

解析学微分微分係数極限関数の微分
2025/7/5

1. 問題の内容

関数 f(x)=(2x1)3f(x) = (2x - 1)^3x=0x=0 における微分係数 f(0)f'(0) を、微分係数の定義に従って求める問題です。

2. 解き方の手順

微分係数の定義は、次の通りです。
f(a)=limh0f(a+h)f(a)hf'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h}
この問題では、a=0a = 0 なので、
f(0)=limh0f(0+h)f(0)h=limh0f(h)f(0)hf'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{f(0+h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{f(h) - f(0)}{h}
ここで、f(x)=(2x1)3f(x) = (2x - 1)^3 なので、f(h)=(2h1)3f(h) = (2h - 1)^3 および f(0)=(2(0)1)3=(1)3=1f(0) = (2(0) - 1)^3 = (-1)^3 = -1 となります。
したがって、
f(0)=limh0(2h1)3(1)h=limh0(2h1)3+1hf'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{(2h - 1)^3 - (-1)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{(2h - 1)^3 + 1}{h}
(2h1)3(2h - 1)^3 を展開すると、
(2h1)3=(2h)33(2h)2(1)+3(2h)(1)2(1)3=8h312h2+6h1(2h - 1)^3 = (2h)^3 - 3(2h)^2(1) + 3(2h)(1)^2 - (1)^3 = 8h^3 - 12h^2 + 6h - 1
よって、
f(0)=limh08h312h2+6h1+1h=limh08h312h2+6hhf'(0) = \lim_{h \to 0} \frac{8h^3 - 12h^2 + 6h - 1 + 1}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{8h^3 - 12h^2 + 6h}{h}
hh で割ると、
f(0)=limh0(8h212h+6)f'(0) = \lim_{h \to 0} (8h^2 - 12h + 6)
h0h \to 0 の極限を取ると、
f(0)=8(0)212(0)+6=6f'(0) = 8(0)^2 - 12(0) + 6 = 6

3. 最終的な答え

6

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