@@ -8,18 +8,28 @@ open Topology Filter Classical Real
88
99noncomputable section
1010
11+ /- OMIT:
12+ Elementary Differential Calculus
13+ --------------------------------
14+
15+ OMIT. -/
1116/- TEXT:
1217.. index:: elementary calculus
1318
1419.. _elementary_differential_calculus:
1520
16- Elementary Differential Calculus
21+ 初等的な微分法
1722--------------------------------
1823
24+ TEXT. -/
25+ /- OMIT:
1926Let ``f`` be a function from the reals to the reals. There is a difference
2027between talking about the derivative of ``f`` at a single point and
2128talking about the derivative function.
2229In Mathlib, the first notion is represented as follows.
30+ OMIT. -/
31+ /- TEXT:
32+ ``f`` を実数から実数への関数としたとき,ある1点における ``f`` の微分係数について話すのと導関数について話すのとでは違いがあります.Mathlibでは,前者の概念は次のように表現されます.
2333EXAMPLES: -/
2434-- QUOTE:
2535open Real
@@ -28,26 +38,32 @@ open Real
2838example : HasDerivAt sin 1 0 := by simpa using hasDerivAt_sin 0
2939-- QUOTE.
3040
31- /- TEXT :
41+ /- OMIT :
3242We can also express that ``f`` is differentiable at a point without
3343specifying its derivative there
3444by writing ``DifferentiableAt ℝ``.
3545We specify ``ℝ`` explicitly because in a slightly more general context,
3646when talking about functions from ``ℂ`` to ``ℂ``,
3747we want to be able to distinguish between being differentiable in the real sense
3848and being differentiable in the sense of the complex derivative.
49+ OMIT. -/
50+ /- TEXT:
51+ また,特定の点での微分を指定せずに ``f`` が微分可能であることも表現でき, ``DifferentiableAt ℝ`` と書きます.ここで, ``ℝ`` を明示的に指定しているのは,もう少し一般的な文脈において ``ℂ`` から ``ℂ`` までの関数について話す時に,実数的な意味で微分可能であることと,複素微分の意味で微分可能であることを区別できるようにしたいからです.
3952EXAMPLES: -/
4053-- QUOTE:
4154example (x : ℝ) : DifferentiableAt ℝ sin x :=
4255 (hasDerivAt_sin x).differentiableAt
4356-- QUOTE.
4457
45- /- TEXT :
58+ /- OMIT :
4659It would be inconvenient to have to provide a proof of differentiability
4760every time we want to refer to a derivative.
4861So Mathlib provides a function ``deriv f : ℝ → ℝ`` that is defined for any
4962function ``f : ℝ → ℝ``
5063but is defined to take the value ``0`` at any point where ``f`` is not differentiable.
64+ OMIT. -/
65+ /- TEXT:
66+ 微分について言及するたびに微分可能性の証明をしなければならないのは不便です.そこで,Mathlibは関数 ``deriv f : ℝ → ℝ`` を提供しています.これは任意の関数 ``f : ℝ → ℝ`` に対して定義されますが, ``f`` が微分不可能な点では ``0`` をとるように定義されています.
5167EXAMPLES: -/
5268-- QUOTE:
5369example {f : ℝ → ℝ} {x a : ℝ} (h : HasDerivAt f a x) : deriv f x = a :=
@@ -57,33 +73,42 @@ example {f : ℝ → ℝ} {x : ℝ} (h : ¬DifferentiableAt ℝ f x) : deriv f x
5773 deriv_zero_of_not_differentiableAt h
5874-- QUOTE.
5975
60- /- TEXT :
76+ /- OMIT :
6177Of course there are many lemmas about ``deriv`` that do require differentiability assumptions.
6278For instance, you should think about a counterexample to the next lemma without the
6379differentiability assumptions.
80+ OMIT. -/
81+ /- TEXT:
82+ もちろん ``deriv`` に関する補題で微分可能性の仮定を必要とするものはたくさんあります.例えば,微分可能性の仮定がない場合の次の補題の反例を考えてみるといいでしょう.
6483EXAMPLES: -/
6584-- QUOTE:
6685example {f g : ℝ → ℝ} {x : ℝ} (hf : DifferentiableAt ℝ f x) (hg : DifferentiableAt ℝ g x) :
6786 deriv (f + g) x = deriv f x + deriv g x :=
6887 deriv_add hf hg
6988-- QUOTE.
7089
71- /- TEXT :
90+ /- OMIT :
7291Interestingly, however, there are statements that can avoid differentiability
7392assumptions by taking advantage
7493of the fact that the value of ``deriv`` defaults to zero when the function is
7594not differentiable.
7695So making sense of the following statement requires knowing the precise
7796definition of ``deriv``.
97+ OMIT. -/
98+ /- TEXT:
99+ しかし興味深いことに,関数が微分可能でない場合, ``deriv`` の値がデフォルトで0になるという事実を利用することで,微分可能性の仮定を回避できる文が存在します.そのため,以下の文の意味を理解するには ``deriv`` の正確な定義を知る必要があります.
78100EXAMPLES: -/
79101-- QUOTE:
80102example {f : ℝ → ℝ} {a : ℝ} (h : IsLocalMin f a) : deriv f a = 0 :=
81103 h.deriv_eq_zero
82104-- QUOTE.
83105
84- /- TEXT :
106+ /- OMIT :
85107We can even state Rolle's theorem without any differentiability assumptions, which
86108seems even weirder.
109+ OMIT. -/
110+ /- TEXT:
111+ より奇妙に見えるでしょうが,微分可能性の仮定なしにロルの定理を示すことさえできます.
87112EXAMPLES: -/
88113-- QUOTE:
89114open Set
@@ -93,17 +118,23 @@ example {f : ℝ → ℝ} {a b : ℝ} (hab : a < b) (hfc : ContinuousOn f (Icc a
93118 exists_deriv_eq_zero hab hfc hfI
94119-- QUOTE.
95120
96- /- TEXT :
121+ /- OMIT :
97122Of course, this trick does not work for the general mean value theorem.
123+ OMIT. -/
124+ /- TEXT:
125+ もちろん,この技法は一般的な平均値の定理には通用しません.
98126EXAMPLES: -/
99127-- QUOTE:
100128example (f : ℝ → ℝ) {a b : ℝ} (hab : a < b) (hf : ContinuousOn f (Icc a b))
101129 (hf' : DifferentiableOn ℝ f (Ioo a b)) : ∃ c ∈ Ioo a b, deriv f c = (f b - f a) / (b - a) :=
102130 exists_deriv_eq_slope f hab hf hf'
103131-- QUOTE.
104132
105- /- TEXT :
133+ /- OMIT :
106134Lean can automatically compute some simple derivatives using the ``simp`` tactic.
135+ OMIT. -/
136+ /- TEXT:
137+ Leanは ``simp`` タクティクを使って簡単な微分係数を自動的に計算することができます.
107138EXAMPLES: -/
108139-- QUOTE:
109140example : deriv (fun x : ℝ ↦ x ^ 5 ) 6 = 5 * 6 ^ 4 := by simp
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