No.15
- 回答日時:
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
は
「f(x)はx=aで連続である」を意味しません
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
であるけれども
f(x)はx=aで連続でない
反例)
R=(全実数の集合)とする
fをRからRへの関数(f:R→R)とする
f:R→R
(RからRへの関数f)を
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
(関数f(x)を)定義すると
x=aの時
x-a=0は整数だから
f(a)=f(x)=0
x=a+1の時
x-a=1は整数だから
f(a+1)=f(x)=0
x=a-1の時
x-a=-1は整数だから
f(a-1)=f(x)=0
だから
ε=1
とすると
|f(a+ε)-f(a)|=|f(a+1)-f(a)|
↓f(a+1)=0=f(a)だから
|f(a+ε)-f(a)|=0
|f(a-ε)-f(a)|=|f(a-1)-f(a)|
↓f(a-1)=0=f(a)だから
|f(a-ε)-f(a)|=0
だから
δ>0を満たすどんなδについても、
|f(a+ε)-f(a)|=0<δ
かつ
|f(a-ε)-f(a)|=0<δ
であるから
「δ>0を満たすどんなδについても、1が存在して1>0かつ|f(a+1)-f(a)|=0<δかつ|f(a-1)-f(a)|=0<δである」
けれども
f(a)=0
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
x=a+δ/(1+δ)とすると
|x-a|=δ/(1+δ)<δ
0<x-a=δ/(1+δ)<1
だから
x-aは整数でないから
f(x)=1
f(a)=0
だから
|f(x)-f(a)|=|1-0|=1≧1/2=ε
だから
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
x=a+δ/(1+δ)
が存在する
から
不連続となるのです
f(a)=0
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
x=a+δ/(1+δ)とすると
|x-a|=δ/(1+δ)<δ
0<x-a=δ/(1+δ)<1
ここをもう少し詳しくご教授頂けると幸いです。すみませんが。
No.14
- 回答日時:
まず言葉が不正確です。
任意のε>0に対して、|x-a|<δのすべてのxについて|f(x)-f(a)|<εとなるようなδが存在するとき、f(x)はx=aで連続である。
こうではない場合、不連続です。「εの条件を厳しくして」とか、「εが、その領域に存在しない」とかは、何を意味しているのかが不明です。というか、そういう言い方はしません。
|x-a|<δでδを小さくすればするほど、aの近くのごくわずかの領域になって来ます。そして、そうすることで、その領域におけるf(x)とf(a)との差をどこまでも小さくできるとき、連続していると言います。
No.13
- 回答日時:
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
は
「f(x)はx=aで連続である」を意味しません
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
であるけれども
f(x)はx=aで連続でない
反例)
f:R→R
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
関数f(x)を定義すると
x=aの時
x-a=0は整数だから
f(a)=f(x)=0
x=a+1の時
x-a=1は整数だから
f(a+1)=f(x)=0
x=a-1の時
x-a=-1は整数だから
f(a-1)=f(x)=0
だから
ε=1
とすると
|f(a+ε)-f(a)|=|f(a+1)-f(a)|
↓f(a+1)=0=f(a)だから
|f(a+ε)-f(a)|=0
|f(a-ε)-f(a)|=|f(a-1)-f(a)|
↓f(a-1)=0=f(a)だから
|f(a-ε)-f(a)|=0
だから
δ>0を満たすどんなδについても、
|f(a+ε)-f(a)|=0<δ
かつ
|f(a-ε)-f(a)|=0<δ
であるから
「δ>0を満たすどんなδについても、1が存在して1>0かつ|f(a+1)-f(a)|=0<δかつ|f(a-1)-f(a)|=0<δである」
けれども
f(a)=0
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
x=a+δ/(1+δ)とすると
|x-a|=δ/(1+δ)<δ
0<x-a=δ/(1+δ)<1
だから
x-aは整数でないから
f(x)=1
f(a)=0
だから
|f(x)-f(a)|=|1-0|=1≧1/2=ε
だから
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
x=a+δ/(1+δ)
が存在する
から
不連続となるのです
No.12
- 回答日時:
1という数は自然数の1番目に存在するのです
なぜ1が存在しないと思うのですか?
連続な場合は
「
すべてのε>0に対して
あるδ>0が存在して
|x-a|<δとなるすべてのxに対して
|f(x)-f(a)|<ε
となる
」
のです
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
は
「f(x)はx=aで連続である」を意味しません間違いです
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
であるけれども
f(x)はx=aで連続でない
反例)
f:R→R
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
関数f(x)を定義すると
δ>0を満たすどんなδについても、
整数
ε=1
とすると
ε>0
x=aの時
x-a=0は整数だから
f(a)=f(x)=0
x=a+1の時
x-a=1は整数だから
f(a+1)=f(x)=0
x=a-1の時
x-a=-1は整数だから
f(a-1)=f(x)=0
|f(a+1)-f(a)|=|0-0|=0<δ
かつ
|f(a-1)-f(a)|=|0-0|=0<δ
である
けれども
f(a)=0
あるε=1/2>0存在して
すべてのδ>0に対して
x=a+δ/(1+δ)とすると
|x-a|=δ/(1+δ)<δ
0<x-a=δ/(1+δ)<1
だから
x-aは整数でないから
f(x)=1
f(a)=0
だから
|f(x)-f(a)|=|1-0|=1≧1/2=ε
だから
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
x=a+δ/(1+δ)
が存在する
から
不連続となるのです
反例)
f:R→R
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
関数f(x)を定義すると
δ>0を満たすどんなδについても、
整数
ε=1
とすると
ε>0
これは、どういう事でしょうか?もう少し詳しくご教授頂けると幸いです。すみませんが。
No.11
- 回答日時:
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
は
「f(x)はx=aで連続である」を意味しません
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
であるけれども
f(x)はx=aで連続でない
反例)
f:R→R
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
関数f(x)を定義すると
δ>0を満たすどんなδについても、
有理数
ε=1
が存在して
ε>0
x=aの時
x-a=0は整数だから
f(a)=f(x)=0
x=a+1の時
x-a=1は整数だから
f(a+1)=f(x)=0
x=a-1の時
x-a=-1は整数だから
f(a-1)=f(x)=0
|f(a+1)-f(a)|=|0-0|=0<δ
かつ
|f(a-1)-f(a)|=|0-0|=0<δ
である
けれども
f(a)=0
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
x=a+δ/(1+δ)とすると
|x-a|=δ/(1+δ)<δ
0<x-a=δ/(1+δ)<1
だから
x-aは整数でないから
f(x)=1
f(a)=0
だから
|f(x)-f(a)|=|1-0|=1≧1/2=ε
だから
あるε=1/2>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
x=a+δ/(1+δ)
が存在する
から
不連続となるのです
反例)
f:R→R
x-aが整数の場合f(x)=0
x-aが整数でない場合f(x)=1
と
関数f(x)を定義すると
δ>0を満たすどんなδについても、
有理数
ε=1
が存在して
ε>0
なぜ、ε= 1があるのでしょうか?ご教授頂けると幸いです。すみませんが。
連続な場合はどうなるのでしょうか?
No.10
- 回答日時:
連続の定義は
「
すべてのε>0に対して
あるδ>0が存在して
|x-a|<δとなるすべてのxに対して
|f(x)-f(a)|<ε
となる
」
だけれども
∀←[すべての]
∃←[ある~が存在して]
に変え,日本語部分を省略すると
∀ε>0∃δ>0(∀x(|x-a|<δ→|f(x)-f(a)|<ε))
∀ε>0∃δ>0(∀x{(|x-a|≧δ)∨(|f(x)-f(a)|<ε)})
この連続の定義を不連続の定義に変え、否定文に変えるために
∀を∃に変え、∃を∀に変え
(|x-a|≧δ)∨(|f(x)-f(a)|<ε)を(|x-a|<δ)∧(|f(x)-f(a)|≧ε)に変えると
不連続の定義は
∃ε>0∀δ>0(∃x{(|x-a|<δ)∧(|f(x)-f(a)|≧ε)})
を日本語に翻訳すると
不連続の定義は
「
あるε>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
xが存在する
」
となるのです
①「f(x)はx=aで連続である」を意味する
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
の証明は、どうなるのでしょうか?それと、
②「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、(ε>0 かつ |f(a+ε)-f(a)|<|δ|かつ |f(a-ε)-f(a)|<|δ|)となるεが存在しない」ということ。になぜδに絶対値がついているのでしょうか?更に、③f(x)はx=aで連続はないは、No.6で証明済ということでしょうか?以上3点について、ご教授頂けると幸いです。すみませんが。
No.9
- 回答日時:
その動画は正しいです
だけれども
「
関数f(x)が不連続な時、
εの条件を厳しくして、
δをどれだけ縮めても、
εが、
その領域に存在しない。
」
等とはいっていません。
「
関数f(x)が不連続な時、
εの条件を厳しくして、
δをどれだけ縮めても、
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
xが存在する
」
といっているのです
不連続の定義は
「
あるε>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
xが存在する
」
なのです
不連続の定義は
「
あるε>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
xが存在する
」
なのです
この定義はなぜそうなるのでしょうか?ご教授頂けると幸いです。すみませんが。
No.8
- 回答日時:
不連続の定義は
「
関数f(x)が不連続な時、
εの条件を厳しくして、
δをどれだけ縮めても、
εが、
その領域に存在しない。
」
ではありません。間違っています
不連続の定義は
「
あるε>0が存在して
すべてのδ>0に対して
(|x-a|<δ)かつ(|f(x)-f(a)|≧ε)
となる
xが存在する
」
なのです
No.7
- 回答日時:
論理がわからないのかな?
不連続であるというのは、連続ではないということですよね。
アバウトに説明すると、、、
f(x)はx=aの地点で連続である
⇔
x-y座標にf(x)を書いたとき、どんなεであったとしても、f(a)を中心に上下にεという高さを加えた/引いた水平な線を書いた場合に、aを中心に左右にδという幅を加えた/引いた垂直な線を書けば、f(x)はそれらの線で作られた長方形に必ず収まるというδという値を見つけることができる。
A⇒Bの待遇は not B ⇒ not A
B⇒Aの待遇は not A ⇒ not B
になるので、
A⇔B であれば not A ⇔ not B
になりますね。
なので、
f(x)はx=aの地点で連続で【はない】
⇔
x-y座標にf(x)を書いたとき、【何らかのεにおいて】f(a)を中心に上下にεという高さを加えた/引いた水平な線を書いた場合に、aを中心に左右に【どんな】aを中心に左右に【どんな】δという幅を加えた/引いた垂直な線を書【いても】f(x)はそれらの線で作られた長方形に【おさめられないことがある】。
なので、そういうεを一つでも見つけることができれば、連続でないって話になります。
ぶっちゃけ
f(x)=1 x>0
f(x)=0 x≼0
って、x=0のところで線はつながっていない(不連続)ですよね。
厳密に線がつながっている(連続でる)ということを数学的に表現すると、こういうことになるって話です。
No.6
- 回答日時:
ご質問は、まるっきり間違った文言:
> 関数f(x)が不連続な時、εの条件を厳しくして、δをどれだけ縮めても、εが、その領域に存在しない。
について「どういうことでしょうか?」とお尋ねなのです。(だから「え?何言ってんの?」という回答ばっかり来るのも無理はない。)
[1] 「f(x)はx=aで連続である」とは「δ>0を満たすどんなδについても、ε>0を満たすεが存在して|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」ということ。
これを
△「f(x)はx=aで連続である」とは「δ>0を満たすδをどれだけ小さくしても、ε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δとなるεが存在する」ということ
だと理解しても、結構でしょう。(「小さくしても」は余計ですが。)
[2] しかしこれをさらに、
△「f(x)はx=aで連続である」とは「εの条件を厳しくして、δをどれだけ縮めても、εが、その領域に存在する」ということ
だと言っても同じだ、とお考えになったのでしょうかね。
日本語として、なんとなく[1]と同義のように思われたのかもしれないが、命題ってそんな甘いもんじゃないですよ。この呪文みたいなのは、肝心の「δ>0」と「ε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δ」がすっぽり抜け落ちているから、正しいとは到底言えません。しかし、なんとかキモチだけでも汲み取ってあげようとするには、えーと:
・「εの条件」とは「ε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δ」のこと。
・「厳しく」とは「一層小さいδ(ただしδ>0)」ということで、これは余計。
・「δをどれだけ縮めても」も「一層小さいδ(ただしδ>0)」ということで、これは余計。
・「εが、その領域に」とは上記の「εの条件」をもう一回言っただけ。
と解釈すれば、ま、なんとか。
[3] (ここまででも既にかなりヤバい訳ですが)さらにその否定を
×「f(x)がx=aは連続でない」とは「εの条件を厳しくして、δをどれだけ縮めても、εが、その領域に存在しない」ということ
だとお考えになったのではありませんかね。これがご質問の話。
これは救いようのない間違いです。なぜなら(解釈[2]でなんとか救おうとしても)、δについての「どれだけ...」という表現は決定的な誤りだからです。そして、このまるっきりの間違いについて「どういうことでしょうか?」とお尋ねなのです。
と、ここまでがご質問の意味についての解釈です。で、回答:
[4] 正しくは
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、(ε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δ)となるεが存在しない」ということ
あるいは、別の言い方をすると
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、ε>0を満たすどんなεについても(|f(a+ε)-f(a)|≧δまたは|f(a-ε)-f(a)|<δ)である」ということ
です。
[5] 論理式を使えば、この手の混乱は綺麗さっぱり片付きます。
「f(x)はx=aで連続である」を意味する
「δ>0を満たすどんなδについても、εが存在してε>0かつ|f(a+ε)-f(a)|<δかつ|f(a-ε)-f(a)|<δである」
を論理式にすると
∀δ(δ>0 ⇒ ∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))
この命題の否定、すなわち「f(x)はx=aで連続でない」は (命題Aの否定は ¬Aなので)
¬(∀δ(δ>0 ⇒ ∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ)))
すなわち (¬(∀sP(s))と∃s(¬P(s))は同じなので)
∃δ(¬(δ>0 ⇒ ∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ)))
すなわち (¬(A ⇒ B)と(A ∧ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ¬∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))
つまり
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、(ε>0 かつ |f(a+ε)-f(a)|<|δ|かつ |f(a-ε)-f(a)|<|δ|)となるεが存在しない」ということ。
さらに進めると、 (¬∃sP(s)と∀s(¬P(s))は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(¬(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ)))
すなわち、 ((A ∧ B ∧ C)と(A ∧ (B ∧ C))は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(¬(ε>0 ∧ (|f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(A ∧ B)と(A ⇒ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (¬(|f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(A ∧ B)と(¬A ∨ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (¬(|f(a+ε)-f(a)|<δ) ∨ ¬(|f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(u<v)とu≧vは同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (|f(a+ε)-f(a)|≧δ ∨ |f(a-ε)-f(a)|≧δ)))
つまり
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、ε>0を満たすどんなεについても(|f(a+ε)-f(a)|≧δまたは|f(a-ε)-f(a)|≧δ)だ」ということ。
いちいち日本語にするより、論理式のまんまで考える方が間違いがないし、手間も少ない。単に慣れればいいだけなんですが。
[6]例えば
f(x) = (x≦a ならば -1、さもなくば 1)
という関数を考えると、ε>0を満たすどんなεについても
f(a+ε)=1, f(a-ε)=-1
であり、そして
f(a)=-1
である。だから
f(a+ε)-f(a) = 2, f(a-ε)-f(a) = 0
なので、δ=1とすると
(|2|≧1 または |0|≧1)
という命題が成り立っている。
つまり、δ>0を満たし、しかも「ε>0を満たすどんなεについても(|f(a+ε)-f(a)|≧δまたは|f(a-ε)-f(a)|≧δ)」であるようなδ、というものは確かに存在する(例えばδ=1である)。だから「f(x)はx=aで連続でない」。
すなわち (¬(∀sP(s))と∃s(¬P(s))は同じなので)
∃δ(¬(δ>0 ⇒ ∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ)))
すなわち (¬(A ⇒ B)と(A ∧ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ¬∃ε(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))
つまり
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、(ε>0 かつ |f(a+ε)-f(a)|<|δ|かつ |f(a-ε)-f(a)|<|δ|)となるεが存在しない」ということ。
さらに進めると、 (¬∃sP(s)と∀s(¬P(s))は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(¬(ε>0 ∧ |f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ)))
すなわち、 ((A ∧ B ∧ C)と(A ∧ (B ∧ C))は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(¬(ε>0 ∧ (|f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(A ∧ B)と(A ⇒ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (¬(|f(a+ε)-f(a)|<δ ∧ |f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(A ∧ B)と(¬A ∨ ¬B)は同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (¬(|f(a+ε)-f(a)|<δ) ∨ ¬(|f(a-ε)-f(a)|<δ))))
すなわち、 (¬(u<v)とu≧vは同じなので)
∃δ(δ>0 ∧ ∀ε(ε>0 ⇒ (|f(a+ε)-f(a)|≧δ ∨ |f(a-ε)-f(a)|≧δ)))
つまり
○「f(x)はx=aで連続でない」とは「δ>0を満たすあるδが存在して、ε>0を満たすどんなεについても(|f(a+ε)-f(a)|≧δまたは|f(a-ε)-f(a)|≧δ)だ」ということ。
とご教授頂けると幸いです。すみませんが。
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