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現代数学解説
文献あり

おもな乗法的微積分による結果とその解釈

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乗法的微積分(幾何微積分)

乗法的微積分(幾何微積分(超幾何積分ではない))とは、微積分の積versionである......

区間を無限小にして足し合わせるのが積分なら、
区間を無限小にして掛け合わせるのが乗法的積分(幾何積分)である。

微分が「f(x)は点(x,f(x))の前後においてf(x)の割合で増加する」なら、
乗法的微分(幾何微分)は「f(x)は点(x,f(x))の前後においてf(x)の割合で倍になる」ことを示している。

数学的事実「f(x)=x2の幾何微分はf(x)=e2xである」からは、
y=x2は点(x,x2)の前後においてe2xの割合で倍になっている」という解釈をすることができる。
!FORMULA[12][1114523040][0]とその倍率!FORMULA[13][1298835745][0] y=x2とその倍率y=e2x

乗法的微分

乗法的微分(幾何微分)

f(x)=df(x)dx=limh0(f(x+h)f(x))1h

変換公式

df(x)dx=eddxlnf(x)

limh0ln(f(x+h)f(x))1h=limh01hln(f(x+h)f(x))=ddxlnf(x) ところでlimh0a1h=limh0elnah=elimh0lnahだから、 limh0(f(x+h)f(x))1h=eddxlnf(x)

積の幾何微分

(fg)=fg

(fg)=eddxlnfg=eddxlnf+ddxlng=fg

商の幾何微分

(fg)=fg

(fg)=eddxlnfg=eddxlnfddxlng=fg

a

dadx=1

dadx=eddxlna=e0=1

x

dxdx=ex

dxdx=eddxlnx=e1x=ex

ax+b

d(ax+b)dx=eaax+b

d(ax+b)dx=eddxln(ax+b)=eaax+b

1x

d(1x)dx=1ex

d(1x)dx=eddxln(1x)=e1x=1ex

xa

dxadx=eax

dxadx=eddxln(xa)=eax

ax

daxdx=a

daxdx=eddx(xlna)=elna=a

ax

d(ax)dx=a1x2

d(ax)dx=eddx(1xlna)=e1x2lna=a1x2

logax

d(logax)dx=e1xlnx

d(logax)dx=eddx(ln(lnxlna))=e1xlnxlna=e1x(lnxlna)

xx

dxxdx=ex

dxxdx=eddx(xlnx)=elnx+1=ex

Γ(x)

dΓ(x)dx=eψ(x)

dxxdx=eddx(lnΓ(x))=eΓ(x)ψ(x)Γ(x)=eψ(x)

sin(ax)

d(sin(ax))dx=eacot(ax)

d(sin(ax))dx=eddx(ln(sin(ax))=eacos(ax)sin(ax)=eacot(ax)


乗法的積分

乗法的積分f(x)dxは乗法的微分の時と逆に、(x,f(x))の前後でf(x)倍になっている
!FORMULA[59][-433792393][0]とその倍率!FORMULA[60][1113959181][0]
!FORMULA[61][1113959181][0]の乗法的積分が(定数を無視して)!FORMULA[62][-433792393][0]である。 y=ex22とその倍率y=ex
y=exの乗法的積分が(定数を無視して)y=ex22である。

乗法的積分(幾何積分)

f(x)dx=limΔx0f(xi)Δx=exp[lnf(x)dx]

基本定理

f(x)dx=Cf(x)
(Cは積分因数)

f(x)dx=exp[lnf(x)dx]=exp[lneddxlnf(x)dx]=exp[lnef(x)f(x)dx]
=exp[f(x)f(x)dx]=exp[ln(f(x))+C~]=Cf(x)
(また、これが成り立っていることからexp[lnf(x)dx]が乗法的微分の逆の操作となっていることがわかる。)

(f(x)k)dx=(f(x)dx)k

(f(x)k)dx=eklnf(x)dx=(elnf(x)dx)k=(f(x)dx)k

(cf(x))dx=cf(x)dx

(cf(x))dx=ef(x)lnc dx=(elnc)f(x)dx=cf(x)dx

adx=Cax

adx=exp[lna dx]=exlna+C~=Cax

xdx=Cxxex

xdx=exp[lnx dx]=exlnxx+C~=Cxxex

(ax+b)dx=C(b+ax)ba+xex

(ax+b)dx=exp[ln(ax+b) dx]=e(ba+x)ln(ax+b)+C~=C(b+ax)ba+xex

(1x)dx=Cexxx

(1x)dx=exp[ln(1x) dx]=exp[lnx dx]=exxlnx+C~=Cexxx

(xa)dx=Cxaxeax

(xa)dx=exp[lnxa dx]=exp[alnx dx]=ea(xlnxx)+C~=Cxaxeax

(ax)dx=Cax22

(ax)dx=exp[lnax dx]=exp[xlna dx]=ex22lna+C~=Cax22

(ax)dx=Calnx

(ax)dx=exp[lna1x dx]=exp[1xlna dx]=e(lnaln|x|)+C~=Calnx

(logax)dx=C(logax)xeli(x)

(logax)dx=exp[lnlogax dx]
いま、lnlogax dx=lnlnxlnlna dx=xlnlnxx1xlnxdxlnlna dx
=xlnlnx1lnxdxlnlna dx=x(lnlnxlnlna)li(x)+C~
だから、
(logax)dx=exp[lnlogax dx]=ex(lnlnxlnlna)li(x)+C~=C(logax)xeli(x)

(xx)dx=Ce14x2(2lnx1)

(ax)dx=exp[lnxx dx]=exp[xlnx dx]=exp[12x2lnx12x dx]=e14x2(2lnx1)+C~=Ce14x2(2lnx1)

(Γ(x))dx=Ceψ(2)(x)

(Γ(x))dx=exp[lnΓ(x) dx]
いま、
ψ(u) dudt=ψ(2)(x)によって
xψ(x) dx=xlnΓ(x)ψ(u) dudt=xlnΓ(x)ψ(2)(x)
によって
lnΓ(x) dx=xlnΓ(x)xψ(x) dx=ψ(2)(x)+C~
によって
(Γ(x))dx=eψ(2)(x)+C~=Ceψ(2)(x)

OWARI

もともと書きたかったのは次の記事で、これはたぶんその前座てきなことなのです よろしくおねがいします

おしまい

(この記事は wikipediaのこの記事 のながれにのっとっています)

参考文献

投稿日:2024723
更新日:2024727
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ぬるのぬ

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