No.2ベストアンサー
- 回答日時:
こんにちは。
> これはオイラーの公式と関係があることでしょうか。
はい。もちろん関係ありますよ。
オイラーの式は
e^{iθ} = cosθ + i sinθ
ですよね。θ=0 のとき、e^{i0} = 1 になりますね。
オイラーの式の左辺を θ で微分すると、i e^{i θ} になります。
つまり i をかけることと、微分することは、この式に関しては同じになりますね。
θ=0 を代入すれば、i e^{i θ} = i になります。
以下同様に f(θ) = e^{i θ} とおくと、
f^{n}(0) = i^{n} になりますね。
n=4m+k とおいて、
k=0で 1
k=1で i
k=2で -1
k=3で -i
です。
これがご質問の、
> 虚数単位iを掛けていくと-1と-iと1が出てくることと
に相当します。
一方、オイラーの式の右辺を θ で微分していくと、
(cos θ + i sinθ)' = - sinθ + i cos θ
(cos θ + i sinθ)'' = - cosθ - i sin θ
(cos θ + i sinθ)''' = sin θ - i cos θ
(cos θ + i sinθ)'''' = cos θ + i sin θ
ということで、4回周期で元に戻ります。
これが、
> sinとocosがプラスマイナスを変えながら交互に出てきます
のことですね。
つまり一つの式の同じ4回周期を、見ていることになります。
当然、上の sin、cos の微分の式でθ=0 を代入すれば、
n を微分の階数として、もういちど、
n=4m+k とおいて、
k=0で 1
k=1で i
k=2で -1
k=3で -i
が出てくることは言うまでもないことですね。
(元が同じ式なので。)
もう一つ別の見方で説明します。
複素数に i をかけるということは、i = e^{iπ/2} をかけることなので、位相を π/2 だけ回転させることに相当します。
つまり複素数 z = r e^{iθ} に i をかけると、
iz = r e^{i (θ+π/2)} になりますね。
三角関数の微分も実はそうなのですよ。
[cos(θ)]' = - sin(θ) = cos(θ+π/2)
[sin(θ)]' = cos(θ) = sin(θ+π/2)
ということで、三角関数を微分するということは、位相をπ/2だけ増やすとに相当します。
どちらも 4回で元に戻ることは、明らかですね。
No.1
- 回答日時:
y = cos(x)+i*sin(x)
と置きます。
両辺をxで微分して
dy/dx = -sin(x)+i*cos(x)
= i*(cos(x)+i*sin(x))
= i*y
これはyとxについての微分方程式になっています。
(1/y)dy = idx
ln(y) = i*x
y = exp(i*x)
= cos(x)+i*sin(x)
というわけで、sin,cosの微分から天下り的にオイラーの公式が導けます。
お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!
似たような質問が見つかりました
- 数学 次の関数を微分せよ y=sin^4 x cos^4 x という問題で自分は積の微分法で微分して y' 3 2023/05/17 20:38
- 数学 三角関数教えてください! 3 2022/05/06 19:46
- 数学 数3の微分の応用の単元です 365番の問題なんですけど与式を -h≦sin(α+h)-sinα≦h 1 2022/06/28 22:27
- 数学 数学3の微分法・対数関数の導関数に関しての質問です。 [ ] は絶対値を表しています。 y=log[ 3 2022/05/24 14:07
- 数学 θ=π/2 のまわりでの f(θ)=sinθ/cosθのローラン展開に関して 以外の「」の解答を頂き 13 2022/11/11 09:45
- 高校 数3 面積 4 2022/05/11 12:37
- 数学 微分積分の二重積分についての問題がわからないです。 1 2022/07/17 02:36
- 数学 単振り子とルンゲ・タック法 1 2022/07/15 00:05
- 数学 α,β,γはα+β+γ=πを満たす正の実数とする。 A=2sinαsinβsinγ B=(β+γ-α 1 2022/06/24 20:20
- 物理学 フーリエ変換の振幅について 1 2022/09/04 08:56
おすすめ情報
デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング
マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング
-
sin²θとsinθ²と(sinθ)²って全部...
-
底辺と角度から、高さを求める。
-
sinのマイナス1乗の計算方法を...
-
積分 ∫√(4-x^2)dxについて
-
2つの円の一部が重なった図
-
sinωTをTで積分。
-
数学I 1列目が問題です。 2列目...
-
sin1の1って一体・・・
-
周期の最小値?
-
数学 sin1/2は何を表しているの...
-
e^(-x)*|sinx| これを積分する...
-
(sinθ)^2とsin^2θの違い
-
大学受験時のsin,log,lim,xの表記
-
三角関数の答えが1以上になるの...
-
これsin75°を求めよで答え √6+...
-
なぜ2sinθ=1になるんですか?
-
sinx=cosxの解き方。
-
『inv』って
-
『楕円球体の三重積分を極座標...
-
極限の問題
おすすめ情報