曲線 $y = \sqrt{x}$ 上の点 $(4, 2)$ における接線の傾きを求める問題です。関数 $f(x) = \sqrt{x}$ とおいたとき、微分係数の定義を用いて接線の傾きを計算します。

解析学微分接線微分係数極限有理化
2025/5/18

1. 問題の内容

曲線 y=xy = \sqrt{x} 上の点 (4,2)(4, 2) における接線の傾きを求める問題です。関数 f(x)=xf(x) = \sqrt{x} とおいたとき、微分係数の定義を用いて接線の傾きを計算します。

2. 解き方の手順

まず、微分係数の定義式を確認します。点 x=ax = a における微分係数 f(a)f'(a) は、次のように定義されます。
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、点 (4,2)(4, 2) における接線の傾きを求めるので、a=4a = 4 です。したがって、
f(4)=limh0f(4+h)f(4)hf'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{f(4+h) - f(4)}{h}
f(x)=xf(x) = \sqrt{x} であるから、f(4+h)=4+hf(4+h) = \sqrt{4+h}f(4)=4=2f(4) = \sqrt{4} = 2 です。よって、
f(4)=limh04+h2hf'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{\sqrt{4+h} - 2}{h}
この極限を計算するために、分子を有理化します。
f(4)=limh04+h2h4+h+24+h+2f'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{\sqrt{4+h} - 2}{h} \cdot \frac{\sqrt{4+h} + 2}{\sqrt{4+h} + 2}
f(4)=limh0(4+h)4h(4+h+2)f'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{(4+h) - 4}{h (\sqrt{4+h} + 2)}
f(4)=limh0hh(4+h+2)f'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{h}{h (\sqrt{4+h} + 2)}
f(4)=limh014+h+2f'(4) = \lim_{h \to 0} \frac{1}{\sqrt{4+h} + 2}
h0h \to 0 のとき、 4+h4=2\sqrt{4+h} \to \sqrt{4} = 2 であるから、
f(4)=12+2=14f'(4) = \frac{1}{2 + 2} = \frac{1}{4}
したがって、f(4)=14f'(4) = \frac{1}{4} となります。
問題文中の空欄に当てはまるものを埋めると、
ア=4
イ=4
ウ=4
エ=1/4
オ=1/4

3. 最終的な答え

求める接線の傾きは 14\frac{1}{4} です。
エ: ②
オ: ②

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