曲線の凹凸

曲線の凹凸と第2次導関数の符号との関連を説明する図を作る.

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inflection.zip

Putpoint("A",[2,0],[A.x,A.y]);
// 点A(極値)を自由点とする.
Putpoint("M",[1,2],[A.x-1,M.y]);
// 点M(変曲点)をx座標が点Aのx座標より1小さく,y座標は自由として設定する.
Defvar("Xs=A.x-2");
// グラフを描くx座標の始めをXsとする(点Aのx座標より2小さい)
Defvar("Xe=A.x+2");
// グラフを描くx座標の終わりXeとする.
Deffun("f(x)",["regional(y)","y=(M.y-A.y)/2**1+A.y","y"]);
// 3次関数の定義式 変曲点をA,極値をMとする
Deffun("g(x)",["regional(y)","y=(M.y-A.y)/2*(3*(x-A.x)^2-3)","y"]);
// g(x)=f'(x)とする関数定義
Deffun("Vtx(x)",["regional(y)","y=1/sqrt*2^2+1)","y"]);
// 単位接線ベクトルのx成分の関数定義
Deffun("Vty(x)",["regional(y)","y=g(x)/sqrt*3^2+1)","y"]);
// 単位接線ベクトルのy成分の関数定義
Plotdata("1","f(x)","x=[Xs,Xe]",["dr,1.5"]);
// グラフの描画
PutonCurve("P","gr1");
// グラフgr1の上に点Pをとる.
Setpt(3);
Drwpt([A,P]);
// 点A,Pに大きさ3の点を打つ.
Putpoint("Q",[0,0],[P.x+Vtx(P.x),P.y+Vty(P.x)]);
// 接線方向にPQの大きさが1となるように点Qをとる.
Arrowdata([P,Q],[1,20]);
// PQに矢印を描く.
Listplot("1",[A-[Vtx(A.x),Vty(A.x)],A+[Vtx(A.x),Vty(A.x)]]);
// 点Aにおける接線(大きさ1)を描く.

// 各点の座標指示線を点線で描く.
Listplot("2",[ [Xs,f(Xs)],[Xs,0] ],["do"]);
Listplot("3",[A,[A.x,0]],["do"]);
Listplot("4",[ [Xe,f(Xe)],[Xe,0] ],["do"]);

// 上に凸,下に凸を表示する.
Fontsize("t");
Bowdata("1",[ [Xs,0],[A.x,0] ],[1,0.8,"Expr=\text{上に凸}","dr,0.5"]);
Bowdata("2",[ [A.x,0],[Xe,0] ],[1,0.8,"Expr=\text{下に凸}","dr,0.5"]);
Letter(A,"ne","変曲点");
Fontsize("n");

Putpoint("C",[0,0],[C.x,C.y]);
// 点Cを自由点としてとる.
Listplot("5",[C,C+[Vtx(A.x),Vty(A.x)] ]);
// 点Aの接線と同じ傾きの線分を点Cを起点として描く.
Listplot("6",[C,C+Q-P]);
// 点Pの接線と同じ傾きの線分を点Cを起点として描く.
最終更新:2016年10月30日 14:05
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*1 x-A.x)^3-3*(x-A.x

*2 g(x

*3 g(x