関数 $f(x) = x^2 - 2x + 1$ について、$x = 2$ における微分係数 $f'(2)$ を微分係数の定義にしたがって求める問題です。

解析学微分係数関数の微分極限
2025/7/31

1. 問題の内容

関数 f(x)=x22x+1f(x) = x^2 - 2x + 1 について、x=2x = 2 における微分係数 f(2)f'(2) を微分係数の定義にしたがって求める問題です。

2. 解き方の手順

微分係数の定義は以下の通りです。
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=2a = 2 なので、
f(2)=limh0f(2+h)f(2)hf'(2) = \lim_{h \to 0} \frac{f(2+h) - f(2)}{h}
まず、f(2+h)f(2+h) を計算します。
f(2+h)=(2+h)22(2+h)+1=4+4h+h242h+1=h2+2h+1f(2+h) = (2+h)^2 - 2(2+h) + 1 = 4 + 4h + h^2 - 4 - 2h + 1 = h^2 + 2h + 1
次に、f(2)f(2) を計算します。
f(2)=222(2)+1=44+1=1f(2) = 2^2 - 2(2) + 1 = 4 - 4 + 1 = 1
したがって、
f(2)=limh0(h2+2h+1)1h=limh0h2+2hh=limh0h(h+2)hf'(2) = \lim_{h \to 0} \frac{(h^2 + 2h + 1) - 1}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{h^2 + 2h}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{h(h+2)}{h}
h0h \to 0h0h \neq 0 なので、hh で約分できます。
f(2)=limh0(h+2)f'(2) = \lim_{h \to 0} (h+2)
h0h \to 0 の極限をとると、
f(2)=0+2=2f'(2) = 0 + 2 = 2

3. 最終的な答え

f(2)=2f'(2) = 2

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