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逆関数の差分の証明です。

逆関数の差分の証明

逆関数の差分の証明です。

更新日:

前進差分

x=f(f-1(x))の両辺をxで差分すると
1=hf(f-1(x))hx=(hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x)hf-1(x)hx
(hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x)0であると仮定して変形すると
hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))
よって
hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))

後退差分

x=f(f-1(x))の両辺をxで差分すると
1=hf(f-1(x))hx=(hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x)hf-1(x)hx
(hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x)0であると仮定して変形すると
hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))
よって
hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))

中心差分

Mxf-1(x)=f-1(x+h2)+f-1(x+h2)2とする。
x=f(f-1(x))の両辺をxで差分すると
1=δhf(f-1(x))δhx=δ(hδhf-1(x)δhx)f(Mxf-1(x))δ(hδhf-1(x)δhx)Mxf-1(x)δhf-1(x)δhx
δ(hδhf-1(x)δhx)f(Mxf-1(x))δ(hδhf-1(x)δhx)Mxf-1(x)0であると仮定して変形すると
δhf-1(x)δhx=1(δ(hδhf-1(x)δhx)f(Mxf-1(x))δ(hδhf-1(x)δhx)Mxf-1(x))
よって
δhf-1(x)δhx=1(δ(hδhf-1(x)δhx)f(Mxf-1(x))δ(hδhf-1(x)δhx)Mxf-1(x))

完成した公式

hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))
hf-1(x)hx=1((hhf-1(x)hx)f(f-1(x))(hhf-1(x)hx)f-1(x))=1((hhf-1(x)hx)x(hhf-1(x)hx)f-1(x))
δhf-1(x)δhx=1(δ(hδhf-1(x)δhx)f(Mxf-1(x))δ(hδhf-1(x)δhx)Mxf-1(x))
ただしMxf-1(x)=f-1(x+h2)+f-1(x+h2)2