なぜ積分はグラフの面積を表すのか?
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2022.08.08____

 曲線 yf ( x ) の ( k , f ( k ) ) における傾きは f ' ( k ) になります。ただし、 f ' ( k ) は次の式によります。
   
 傾き( 2次元平面での勾配 )を求めるのが 微分 であり、それは次の式で表されます。
   

 一方、積分 といえば、グラフでいうと、曲線 yf ( x ) と 3つの直線 ( y = 0 と xa と xb ) で囲まれる部分の面積というイメージがあります。積分は次のように表されます。
   
 y dx つまり f ( x ) dx は 曲線 yf ( x ) と 直線 y = 0 とで挟まれる微小な幅の長方形の面積であり、それを区間 axb で合計したものというイメージです。

 以上の積分のイメージは高等数学を身に着けた人にとっての話であって、微分・積分の初心者には少し早すぎるのです。なぜなら、元来「 積分とは、微分すれば関数 f ( x ) になる関数のことである。」と定義されるからです。微分すれば関数 f ( x ) になる関数は次のように表されます。
   

 では、なんで積分がグラフの面積を表すことになるのでしょうか? 曲線 yf ( x ) と 3つの直線 ( y = 0 と x0 と xb ) で囲まれる部分の面積を S ( b ) で表すことにします。まず、 0tbh という条件とします。すると次の式が成り立ちます。
   
  したがって、
   
  したがって、
   
  したがって、
   

 というわけで、 f ( x ) の積分は S ( x ) であることが分かりました。ということは、S ( b ) は次のように表されるということです。