pythonでコサイン、サインを微分してみよう

コサイン、サインを微分するpythonで遊ぼう

コサインを微分する?

コサインを微分すると、-sinになります。

(cos(Θ))’ = -sin(Θ)

実はこの辺りから解説しないといけないのですが、事前準備がいろいろ必要なので、もう少し進んでからにします。(オイラーの定理をご存じの方はすぐにできます。)

ちなみにオイラーの定理とは、

e=cos(Θ)+i sin(Θ)   (e:自然対数  i:虚数)

です。何気にすごい式なんです。実用的にもよく使います。

ここでは、実験的にコサインを微分したら、ーサインが出ることを見ていきましょう。

pythonでコサインの微分を実験

ではプログラムを見てみましょう。

import math
import matplotlib.pyplot as plt

pi=math.pi
h=0.00001
bibun=[]

for i in range(0,360,1):
    a=i*pi/180
    bibun.append( (math.cos(a+h)-math.cos(a))/h)

plt.plot(bibun)
plt.show()

【プログラムを見てみよう】

for 文の中で、0°から359°までの微分の近似値を計算しています。(1周分です。)for 文の中の i は°(度)で、この値をradに変換します。そして、h=0.00001 として、2点間を結ぶ線を求めます。hが小さければ小さいほど、iのポイントでの接線に近くなります。

結果を見てみましょう。

サインのグラフの上下をさかさまにしたグラフ、つまり -sin のグラフが描けました。

サインの微分も実験してみよう

同じ方法でサインの微分もみることができます。ちなみに、

(cos(Θ))’=sin(Θ)

です。ではプログラムを見てみます。

import math
import matplotlib.pyplot as plt

pi=math.pi
h=0.00001
bibun=[]

for i in range(0,360,1):
    a=i*pi/180
    bibun.append( (math.sin(a+h)-math.sin(a))/h)

plt.plot(bibun)plt.show()

【プログラムを見てみよう】

先ほどの、math.cos から math.sin に変わっただけです。

では結果を見てみましょう。

コサインのグラフを描くことができました。

オイラーについて

オイラーはスイスの数学者で、ガウスと並んで、2大数学者と言われています。(確かそう)歳をとってから両目を失明したらしいのですが、それでも数学の研究をして、生涯で多数の論文を残しています。オイラーの業績は多すぎて、まだ全体を完全には把握できていないといわれています。

さらに学習をされる方は

python初心者の方はこちら

Pythonの絵本 Pythonを楽しく学ぶ9つの扉 [ 株式会社アンク ]

他の言語をかじった系の方はこちら

基礎からわかるPython [ 坂本俊之 ]

オイラーの面白い読み物については

新装版オイラーの贈物 人類の至宝e^iπ=-1を学ぶ [ 吉田 武 ]

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