次の極限値を求めます。 (a) $\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2}$ (b) $\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 10x + 9}{x - 1}$ (c) $\lim_{x \to 3} \frac{x^2 - 2x - 3}{x^2 - x - 6}$ (d) $\lim_{x \to 1} \frac{x^8 - 1}{x - 1}$ (e) $\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 2x^2 + x - 2}{2x^2 - x - 6}$ (f) $\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{\sqrt{x + 1} - 2}$ (g) $\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{x - \sqrt{x + 6}}$ (h) $\lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{2x}$ (i) $\lim_{x \to 0} \frac{\tan 2x}{3x}$

解析学極限関数の極限ロピタルの定理三角関数
2025/6/30

1. 問題の内容

次の極限値を求めます。
(a) limx2x24x2\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2}
(b) limx1x210x+9x1\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 10x + 9}{x - 1}
(c) limx3x22x3x2x6\lim_{x \to 3} \frac{x^2 - 2x - 3}{x^2 - x - 6}
(d) limx1x81x1\lim_{x \to 1} \frac{x^8 - 1}{x - 1}
(e) limx2x32x2+x22x2x6\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 2x^2 + x - 2}{2x^2 - x - 6}
(f) limx3x3x+12\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{\sqrt{x + 1} - 2}
(g) limx3x3xx+6\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{x - \sqrt{x + 6}}
(h) limx0sin3x2x\lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{2x}
(i) limx0tan2x3x\lim_{x \to 0} \frac{\tan 2x}{3x}

2. 解き方の手順

(a) limx2x24x2=limx2(x2)(x+2)x2=limx2(x+2)=2+2=4\lim_{x \to 2} \frac{x^2 - 4}{x - 2} = \lim_{x \to 2} \frac{(x - 2)(x + 2)}{x - 2} = \lim_{x \to 2} (x + 2) = 2 + 2 = 4
(b) limx1x210x+9x1=limx1(x1)(x9)x1=limx1(x9)=19=8\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 10x + 9}{x - 1} = \lim_{x \to 1} \frac{(x - 1)(x - 9)}{x - 1} = \lim_{x \to 1} (x - 9) = 1 - 9 = -8
(c) limx3x22x3x2x6=limx3(x3)(x+1)(x3)(x+2)=limx3x+1x+2=3+13+2=45\lim_{x \to 3} \frac{x^2 - 2x - 3}{x^2 - x - 6} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(x + 1)}{(x - 3)(x + 2)} = \lim_{x \to 3} \frac{x + 1}{x + 2} = \frac{3 + 1}{3 + 2} = \frac{4}{5}
(d) limx1x81x1\lim_{x \to 1} \frac{x^8 - 1}{x - 1}
これは limxaxnanxa=nan1\lim_{x \to a} \frac{x^n - a^n}{x - a} = n a^{n - 1} の公式を利用できます。a=1,n=8a = 1, n = 8 なので、
limx1x81x1=8181=8\lim_{x \to 1} \frac{x^8 - 1}{x - 1} = 8 \cdot 1^{8 - 1} = 8
またはロピタルの定理を使用すると、limx18x71=8\lim_{x \to 1} \frac{8x^7}{1} = 8
(e) limx2x32x2+x22x2x6=limx2x2(x2)+(x2)(2x+3)(x2)=limx2(x2+1)(x2)(2x+3)(x2)=limx2x2+12x+3=22+122+3=57\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 2x^2 + x - 2}{2x^2 - x - 6} = \lim_{x \to 2} \frac{x^2(x - 2) + (x - 2)}{(2x + 3)(x - 2)} = \lim_{x \to 2} \frac{(x^2 + 1)(x - 2)}{(2x + 3)(x - 2)} = \lim_{x \to 2} \frac{x^2 + 1}{2x + 3} = \frac{2^2 + 1}{2 \cdot 2 + 3} = \frac{5}{7}
(f) limx3x3x+12=limx3(x3)(x+1+2)(x+12)(x+1+2)=limx3(x3)(x+1+2)x+14=limx3(x3)(x+1+2)x3=limx3(x+1+2)=3+1+2=2+2=4\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{\sqrt{x + 1} - 2} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(\sqrt{x + 1} + 2)}{(\sqrt{x + 1} - 2)(\sqrt{x + 1} + 2)} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(\sqrt{x + 1} + 2)}{x + 1 - 4} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(\sqrt{x + 1} + 2)}{x - 3} = \lim_{x \to 3} (\sqrt{x + 1} + 2) = \sqrt{3 + 1} + 2 = 2 + 2 = 4
(g) limx3x3xx+6=limx3(x3)(x+x+6)(xx+6)(x+x+6)=limx3(x3)(x+x+6)x2(x+6)=limx3(x3)(x+x+6)x2x6=limx3(x3)(x+x+6)(x3)(x+2)=limx3x+x+6x+2=3+3+63+2=3+35=65\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{x - \sqrt{x + 6}} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(x + \sqrt{x + 6})}{(x - \sqrt{x + 6})(x + \sqrt{x + 6})} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(x + \sqrt{x + 6})}{x^2 - (x + 6)} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(x + \sqrt{x + 6})}{x^2 - x - 6} = \lim_{x \to 3} \frac{(x - 3)(x + \sqrt{x + 6})}{(x - 3)(x + 2)} = \lim_{x \to 3} \frac{x + \sqrt{x + 6}}{x + 2} = \frac{3 + \sqrt{3 + 6}}{3 + 2} = \frac{3 + 3}{5} = \frac{6}{5}
(h) limx0sin3x2x=limx0sin3x3x3x2x=limx0sin3x3x32=132=32\lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{3x} \cdot \frac{3x}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin 3x}{3x} \cdot \frac{3}{2} = 1 \cdot \frac{3}{2} = \frac{3}{2}
limx0sinxx=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1 を利用)
(i) limx0tan2x3x=limx0sin2x3xcos2x=limx0sin2x2x2x3x1cos2x=limx0sin2x2x231cos2x=12311=23\lim_{x \to 0} \frac{\tan 2x}{3x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin 2x}{3x \cos 2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin 2x}{2x} \cdot \frac{2x}{3x} \cdot \frac{1}{\cos 2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin 2x}{2x} \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{\cos 2x} = 1 \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{1}{1} = \frac{2}{3}
limx0sinxx=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1 を利用)

3. 最終的な答え

(a) 4
(b) -8
(c) 45\frac{4}{5}
(d) 8
(e) 57\frac{5}{7}
(f) 4
(g) 65\frac{6}{5}
(h) 32\frac{3}{2}
(i) 23\frac{2}{3}

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