関数 $f(x) = -|x|$ が $x=0$ で微分可能かどうかを調べる問題です。$x=0$ における接線の存在の有無と、それに基づいて微分可能性を判断します。

解析学微分可能性絶対値関数極限接線
2025/7/22

1. 問題の内容

関数 f(x)=xf(x) = -|x|x=0x=0 で微分可能かどうかを調べる問題です。x=0x=0 における接線の存在の有無と、それに基づいて微分可能性を判断します。

2. 解き方の手順

関数 f(x)=xf(x) = -|x| を考えます。絶対値記号を外して場合分けすると、
$f(x) = \begin{cases}
-x, & x < 0 \\
0, & x = 0 \\
x, & x > 0
\end{cases}$
となります。
x=0x=0 における接線の存在を調べるには、左側極限と右側極限の微分係数を計算します。
左側極限の微分係数は、
limh0f(0+h)f(0)h=limh0h0h=limh0(h)h=limh0hh=1\lim_{h \to -0} \frac{f(0+h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to -0} \frac{-|h| - 0}{h} = \lim_{h \to -0} \frac{-(-h)}{h} = \lim_{h \to -0} \frac{h}{h} = 1
右側極限の微分係数は、
limh+0f(0+h)f(0)h=limh+0h0h=limh+0hh=limh+01=1\lim_{h \to +0} \frac{f(0+h) - f(0)}{h} = \lim_{h \to +0} \frac{-|h| - 0}{h} = \lim_{h \to +0} \frac{-h}{h} = \lim_{h \to +0} -1 = -1
左側極限の微分係数と右側極限の微分係数が異なる(1と-1)ため、x=0x=0 において微分係数は存在しません。つまり、x=0x=0 に対応する点 (0,0)(0, 0) において、接線を一意に引くことはできません。
したがって、関数 f(x)=xf(x) = -|x|x=0x=0 で微分可能ではありません。

3. 最終的な答え

この関数のグラフの x=0x=0 に対応する点 (0,0)(0, 0) では、接線を **引けない**。よって、この関数は x=0x = 0 で微分可能で **ない**。

「解析学」の関連問題

与えられた関数 $f(x)$ と区間 $I$ に対して、平均値の定理を満たす数 $c$ と、式(13.3)を満たす $\theta$ を求めよ。 (1) $f(x) = x^2 + x$, $I = ...

平均値の定理微分関数導関数
2025/7/22

次の関数 $f(x)$ と区間 $I$ について、ロールの定理を満たす数 $c$ を求めよ。 (1) $f(x) = (x-1)(x-3)$, $I = [1, 3]$ (2) $f(x) = (x...

ロールの定理微分関数の最大値・最小値
2025/7/22

逆正接関数 $\tan^{-1}x$ の不定積分を計算します。

不定積分部分積分置換積分部分分数分解逆三角関数
2025/7/22

次の関数を微分せよ。 (1) $y = (1 + \log x)^2$ (2) $y = \log(x^3 - 3x + 5)$ (3) $y = \log(\sin^2 x)$ (4) $y = \...

微分対数関数合成関数導関数
2025/7/22

次の関数を微分せよ。 $y = (1 + \log x)^2$

微分合成関数対数関数
2025/7/22

問題は $\sin(0 + \frac{\pi}{4})$ を計算することです。

三角関数sin角度ラジアン
2025/7/22

$\sin(x + \frac{\pi}{4}) = f(0)$ という式が与えられています。問題は、この式から $x$ を求めるのではなく、$f(0)$ の値から $\sin(x + \frac{\...

三角関数関数の評価sin関数
2025/7/22

与えられた方程式は $\sin(x + \frac{\pi}{4}) = 0$ です。この方程式を満たす $x$ の値を求める問題です。

三角関数方程式解の公式sin
2025/7/22

問題は、$\sin(x + \frac{\pi}{4}) = f(x)$ と定義された関数 $f(x)$ が与えられたとき、$f(x)$ の具体的な形を求めるものです。

三角関数加法定理関数の具体化
2025/7/22

問題は、$e^x + e^{-x} = f(0)$ です。

指数関数関数
2025/7/22