指数関数上の2特殊点

指数関数  のグラフは、実に素直で優雅な曲線と思われます。特に-1から1あたり、原点付近は優雅で、しびれますね。

     
                                                          

 一般に関数で、最大・最小点、極大・極小点、変曲点、零点、不動点等々は、特殊点と呼んでおります。これに対して、それ以外の点は一般点です。(以上、いずれも我が家内の呼称)

特殊点にはさらに、曲率最大・最小点や特定の対象ブツ(原点とか)への距離の最大・最小  なども加えることができます。なにか特徴を持っている点ですね。

 

本日は、最初の指数関数を対象に、グラフでは-0.5あたりにあると思われる曲率の最大点(一番するどく曲がっている点)、および原点への最接近点を探索してみましょう。

 

はじめの曲率最大点は、曲率の逆数=曲率半径の公式

     

を使いましょう。これからごちゃごちゃ計算すると案外あっさりと、

     

が出てきます。(OEISではA104956内に。古い本ですが、福田安蔵他共著、詳解微積分演習Ⅰ、共立出版のp183にも類題がありますネ)

 

他方、原点への最接近点は、距離の2乗の微分が0となる式を解くとか、法線のy切片が0となるハズだなどの方針で、xの方程式

     

にまではたどり着く。ここからは飛び道具ランベルトのW関数を取り出します。これを使えるように、妙薬を両辺に振り掛けるなどで結局

     

が取り出せます。この数自体は、残念ながらOEISにはまだない(?)。

 

コタエの数式もなんだか似ていますし、この優雅な曲線上でも、同一点ではないものの割りあい近所にメジャーな2つの特徴点が存在しておられ、なんだか神妙な心境です。 

 

最接近と曲率最大というところを例えりゃ、こんな感じでしょうか。

無限遠から地球侵略をめざしてやってきた悪いUFOが、地球に近づいたとたんその文明の高度さに気がついた。急遽ハンドルを最大に切って無限遠へと逃げ去った。。。

(高度な文明という前提なんで、それにふさわしい現実でないと困りますょ、某大統領さん!)