技術解説 |
導関数/不定積分関数 |
最終更新日:2007/05/14
新規 |
●概要
文字式を微分して導関数を求めるのではなく、微分の原理を用いて数値演算で求め、それをグラフ化する。積分も同じ。
●原理
1次微分は、
df(x)/dx = (f(x + d) - f(x)) / d (d → 0)
であるので、これを数値演算する。
積分は、以下のシンプソン台形公式で求められる。
ds = f(x) * d + (1/2) * (f(x + d) - f(x)) * d
これをある範囲で求め総和する。但し、不定項は 0
としている。
●座標系別処理
○デカルト座標
・Xiにおける傾き
(Yi+1 - Yi) / (Xi+1 - Xi) で求められる。
・Xiにおける部分面積(台形公式)
dSi = 1/2 * (Yi+1 + Yi) * (Xi+1 - Xi) で求められる。
・Xiにおける積分値は、i=0 からの集積値、
F(Xi) = ΣdSi
で求まる。
○極座標
・θiにおける傾き(θに対する)
(Ri+1 - Ri) / (θi+1 - θi)
・θiにおける部分面積(微小扇形面積)
曲線が(θi+1 - θi) では直線とすれば、平均動径Rmは、
Rm = 1/2 * (Ri+1 + Ri)
従って、
dL = Rm * Sin(θi+1 - θi)
しかし、(θi+1 - θi) が十分に小さければ、
Sin(θi+1 - θi) = (θi+1 - θi)
であるので、
dL = Rm * (θi+1 - θi)
従って、
dSi = 1/2 * dL * Rm
= 1/2 * Rm * (θi+1 - θi) * Rm
=1/2 * Rm2 * (θi+1 - θi)
= 1/8 * (Ri+1 + Ri)2 * (θi+1 - θi)
・θiにおける積分値は、i=0 からの集積値、
F(θi) = ΣdSi
で求まる。
●不連続点の扱い
無限大や垂直接線の点は微積分不能なので、処理を行わない。不連続点を挟む場合は、前後関係を考慮し、それなりに破綻しないように処理を施す。
|