マーカー部分の式変形がわかりません💦

微分係数の利用です

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arupusu

(1)

lim⁡x→0ex−1x=lim⁡x→0ex−e0x=1\lim_{x \to 0} \dfrac{ e^x - 1 }{x}=\lim_{x \to 0} \dfrac{ e^x - e^0 }{x}=1

これはx0=1x^0=1であることを使っています(x≠0)(x\neq 0)

で、一つ目の式は前に示したように1であるのは自明です。

(参考:https://manabitimes.jp/qa/1940)


(2)

lim⁡x→asin⁡x−sin⁡ax−a=lim⁡x→a2cos⁡(a+x2)sin⁡(x−a2)x−a=lim⁡x→acos⁡(a+x2)sin⁡(x−a2)x−a2=cos⁡a\lim_{x \to a} \dfrac{\sin x-\sin a}{x-a}=\lim_{x \to a} \dfrac{2\cos (\frac{a+x}{2})\sin(\frac{x-a}{2})}{x-a}=\lim_{x \to a} \cos (\frac{a+x}{2})\dfrac{\sin(\frac{x-a}{2})}{\frac{x-a}{2}}=\cos a

まず、最初の式変形では和積公式を使って変形し、

次に、部分的にlim⁡x→0sin⁡xx=1\lim_{x \to 0} \dfrac{\sin x}{x}=1の形を目指しています。ただし形が違うように見えますが、関数の変数が0に近づくという点は変わりません。

あとは、本能どおりに。


(3)

lim⁡x→0log⁡(x+1)x=lim⁡x→0log⁡(x+1)−log⁡(0+1)x−0=lim⁡x→01xlog⁡(1+x)=lim⁡x→0log⁡(1+x)1x=log⁡e=1\lim_{x \to 0} \dfrac{\log (x+1)}{x}=\lim_{x \to 0} \dfrac{\log (x+1)-\log (0+1)}{x-0}=\lim_{x \to 0} \dfrac{1}{x} \log (1+x)=\lim_{x \to 0} \log (1+x)^\frac{1}{x}=\log e=1

まずlog⁡1=0\log 1=0であるため二つ目の式は成り立つ。

二つ目の式から1を導き出すのは遠回りなので三つ目以降はい一つ目から変形している。最後のlog⁡e=1\log e=1は定義より自明。


lim⁡x→0tan⁡xx=lim⁡x→0tan⁡x−tan⁡0x−0=lim⁡x→0sin⁡xx1cos⁡x=1\lim_{x \to 0} \dfrac{\tan x}{x}=\lim_{x \to 0} \dfrac{\tan x-\tan 0}{x-0}=\lim_{x \to 0} \dfrac{\sin x}{x}\dfrac{1}{\cos x}=1

まずtan⁡0=1\tan 0=1より二つ目の式は成り立つ。

ひとつ前と同様に1から3以降を導いている。

残りは当たり前であると思うので省略。(lim⁡x→0sin⁡xx=1\lim_{x \to 0} \dfrac{\sin x}{x}=1の形)

ipon6

慣れるまでは以下の方法でやることをオススメします。

[1]適当な関数をf(x)f(x)とおく。

[2]与えられた式と以下の微分係数の式を見比べて定数AAを定める。

lim⁡ x→Af(x)−f(A) x−A=f′(A) \lim_{\ x \to A} \dfrac{ f(x) - f(A) }{\ x-A}=f'(A)

(1)

[1]f(x)=exf(x)=e^xとおきます。

[2]x→0x→0なのでA=0A=0と予想します。実際に上の微分係数の式に代入すると、

lim⁡ x→0f(x)−f(0) x−0=f′(0) \lim_{\ x \to 0} \dfrac{ f(x) - f(0) }{\ x-0}=f'(0)

lim⁡ x→0ex−e0 x−0=e0 \lim_{\ x \to 0} \dfrac{ e^x - e^0 }{\ x-0}=e^0

e0=1e^0=1なので、

lim⁡ x→0ex−1 x=1…① \lim_{\ x \to 0} \dfrac{ e^x - 1 }{\ x}=1…①

となります。

(2)

[1]f(x)=sin⁡xf(x)=\sin xとおきます。

[2]x→ax→aなのでA=aA=aと予想します。

上の微分係数の式に代入すると、

lim⁡ x→af(x)−f(a) x−a=f′(a) \lim_{\ x \to a} \dfrac{ f(x) - f(a) }{\ x-a}=f'(a)

よって、

lim⁡ x→asin⁡x−sin⁡a x−a=(sin⁡a)′=cos⁡a…② \lim_{\ x \to a} \dfrac{ \sin x - \sin a}{\ x-a}=(\sin a)'=\cos a…②となります。

(3)は(1)(2)とほぼ同様です。

本来は①や②の左辺からその上の式に変形して(逆をたどって)求めるのが普通ですので、この方法はあくまで微分係数の式に慣れるための手段と考えてください。

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