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猫でも分かる何か

典型数学(微分)

接線の公式

 y-f(t)=f'(t)(x-t)
y軸に平行な接線 x=a は表せないが二次関数や三次関数のような普通の陽関数はy軸に平行な接線にならない

法線の公式

 y-f(t)=-\frac{1}{f'(t)}(x-t) \ (f'(t)\ne0) f'(t)=0 のときはy軸に平行になる
法線は単純な陽関数でもy軸に平行になりやすく場合分けが面倒なので  f'(t)(y-f(t))=-(x-t) で暗記するテクニックがある(これならy軸に平行な法線も含まれる)

f(x)とg(x)が接する条件1


y座標と接線の傾きが等しいので  f(\alpha)=g(\alpha), f'(\alpha)=g'(\alpha)
また  f(x)-g(x)=h(x) として  h(\alpha)=0, h'(\alpha)=0 と表記することもある
二次関数と三次関数や三次関数と直線の場合など全て成り立つ

f(x)とg(x)が接する条件2


 f(x)-g(x)=(x-\alpha)(x-\beta)^2 なら  x=\beta で接する
つまり  f(x)-g(x)=h(x) とすると  h(x) が重解を持つ
具体例   y=ax^3+bx^2+cx+d y=ex を考えると連立方程式  ax^3+bx^2+cx+d=ex を解くことは  f(x)-g(x)=0 を解くことに等しい これが重解を持つとき接する

条件1と条件2は同値なので条件1も条件2も同時に成り立つ証明も有名
https://youtu.be/wvEvLVYYsiw
条件1も条件2も頻出で利用価値が高い

接線の本数


接点を (t,f(t)) とすると接線は  y-f(t)=f'(t)(x-t) になる
ここで例えば (1,2) を通る接線の本数を考える
(1,2) を代入すると  g(t) = 2-f(t)-f'(t)(1-t) = 0
これがn個の異なる解を持つときn本の接線が引ける(∵ t は接点)
有名なネットミーム https://youtu.be/0b6ElnxpQl0