微分は数学の基礎的な操作であり、特に絶対値を含む関数の微分は注意が必要です。ここでは、絶対値を含む関数、例えば sin |2x| や log |x| の微分方法について詳しく解説します。
絶対値を含む関数の微分
まず、絶対値関数の微分において重要なのは、その絶対値が定義される場所で関数の挙動が異なることです。絶対値関数は、負の値を取る部分で符号を反転させ、正の値の部分ではそのままです。このため、微分を行う際には、絶対値の定義を分けて考える必要があります。
u = |x| として微分する場合
例えば、f(x) = |x| の場合、u = |x| で考えます。絶対値の微分は、x > 0 の場合は f'(x) = 1, x < 0 の場合は f'(x) = -1 となり、x = 0 で不連続となります。この不連続性を扱う際には、分けて考えることが重要です。
ここで、u = |x| とした場合でも、実際に微分を計算する際には、xの符号によって異なる微分を行う必要があります。したがって、u = x または u = -x の形に分けて処理することになります。
例:sin |2x| の微分
次に、sin |2x| の微分を考えてみましょう。まず、|2x| の部分を考慮すると、x > 0 の場合は sin (2x) となり、x < 0 の場合は sin (-2x) となります。微分を行う際は、この分けた形で微分します。微分結果は、それぞれの領域で異なるため、x の符号に注意して計算を進める必要があります。
log |x| の微分
log |x| の場合も同様に、x > 0 では log x の微分、x < 0 では log (-x) の微分を行う必要があります。微分結果は、両方の場合とも 1/x となりますが、x の符号に注意することが重要です。
まとめ
絶対値を含む関数の微分は、x の符号によって異なる結果となるため、分けて考えることが重要です。特に、x = 0 の点での不連続性に注意し、正負の区別をしっかりとつけて計算を進めることが求められます。これを踏まえて微分を行うことで、正確に結果を導くことができます。


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