質問<435>
「「微分 従属変数とその基準」」
日付 2001/3/26
質問者 マスマニア


よろしくお願いいたします
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問題
任意のx,aについての等式
2(a+x)      2x      2a
∫f(t)dt=cos2a*∫f(t)dt+cos2x*∫f(t)dt …(L)
0         0       0
↑インテグラルの0から2(a+x)まで

が成立してる時 f(x)を求めよ

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 という問題において

参考書の解答では (L)の両辺をxで微分して
                2a
f(2a+2x)=(cos2a)*f(2x) -sin2x*∫f(t)dt
                0
   という式にしています
これをみると微分するとき aを完全に xとは関係ない定数とし
てあつかっています

 しかし例えば \(x^{3}\)-3xy+\(y^{3}\)=0    の両辺をxで微分すると
3\(x^{2}\)-3(y+xd\(\frac{y}{d}\)x)+3\(y^{2}\)d\(\frac{y}{d}\)x=0    としてこういう
時yを明らかに xと関係ある変数として
扱い yを微分したものはd\(\frac{y}{d}\)xとして扱っている。
 しかし(L)ではaはxと関係ない定数的扱いをしている。
(つまり上では aを微分すると0になる定数的扱いをしている)
おそらく 上のyのように xと関係ある変数として扱うのは
 yがxの従属変数だからであると思うが 
しかし 上の問題の式の(L)の場合だって
 aがxの従属変数であるかもしれないではないか
 と思うんですが…

 文字を どういうとき 関係ある もじとして扱うのか
 その基準を教えて欲しいです
よろしくお願いします

お返事(武田)
日付 2001/3/28
回答者 武田


問題の(L)は、関数の式で、変数xに対して、aは定数の扱いをして
います。特に積分の上端が2aになっているところから、それを見て取
れます。
一方、微分の方は、xもyも変数ですし、yはxの従属変数とも見れる
ので、dy/dxという計算も出来るのです。

文字には、「定数」「変数」「未知数」など、いろいろな使い方があっ
て、これをマスターするのが中学校の数学の難関となっています。
これがなければ楽なのですが、高等数学はこの使い分けが必要なので、
仕方がありません。
ゆっくり少しずつマスターしていって下さい。
もしかすると、中学校の教科書にヒントが隠されているかもしれません。
私も何となく使い分けしています。

お便り
日付 2001/3/30
回答者 マスマニア


『問題の(L)は、関数の式で、変数xに対して、aは定数の扱いをして
います。特に積分の上端が2aになっているところから、それを見て取
れます。』

と武田先生はいっておられますが…文字aだから定数という説明にきこえ
るんですが…
もしそうなら説明になっていないと思うんですが…
(僕もaが通例 定数を表す事はしっています)
例えば (L)の式において 文字を全てかえたとしても
(例えば aをb xをcに書き換えたとしても)
(L)はなんらかの説明により何を変数 何を定数とみなすかという基準
により解けなくてはならないはずですよね?

 もうすこし 詳しく説明してもらえないでしょうか?

お返事(武田)
日付 2001/3/30
回答者 武田


やはり文字の3つの役割「定数」「変数」「未知数」により、異なって
いると思います。

積分の上端は空白のイメージ(定数)です。それは2であっても5であっ
ても自由ですが、これといって固定されていません。

それに対して、文字が2つ以上からなる方程式は、数字列のイメージ(変
数)です。数字が左から右へ連続的に入る感じです。これといって固定し
ていませんが、数字が満ち満ちている感じです。

文字が1つからなる方程式は、解のイメージ(未知数)です。いくつかの
数字が固定して入る感じです。

これ以上は表現できません。中学校の教科書に詳しく書いてあるようです。
雰囲気として体得するものなのかもしれません。