与えられた関数の極限を求める問題です。具体的には、$\lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a-2h)}{h}$ を計算します。ここで、$f(x)$ は微分可能な関数と仮定します。

解析学極限微分微分の定義導関数
2025/7/6

1. 問題の内容

与えられた関数の極限を求める問題です。具体的には、limh0f(a+3h)f(a2h)h\lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a-2h)}{h} を計算します。ここで、f(x)f(x) は微分可能な関数と仮定します。

2. 解き方の手順

この極限を求めるために、微分の定義を利用します。微分の定義は f(a)=limh0f(a+h)f(a)hf'(a) = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+h) - f(a)}{h} です。与えられた式を微分の定義の形に近づけるために、分子を以下のように変形します。
f(a+3h)f(a2h)=f(a+3h)f(a)+f(a)f(a2h)f(a+3h) - f(a-2h) = f(a+3h) - f(a) + f(a) - f(a-2h)
この式を与えられた極限に代入すると、
limh0f(a+3h)f(a2h)h=limh0f(a+3h)f(a)+f(a)f(a2h)h\lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a-2h)}{h} = \lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a) + f(a) - f(a-2h)}{h}
=limh0(f(a+3h)f(a)h+f(a)f(a2h)h)= \lim_{h \to 0} \left( \frac{f(a+3h) - f(a)}{h} + \frac{f(a) - f(a-2h)}{h} \right)
=limh0f(a+3h)f(a)h+limh0f(a)f(a2h)h= \lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a)}{h} + \lim_{h \to 0} \frac{f(a) - f(a-2h)}{h}
ここで、f(a+3h)f(a)f(a+3h) - f(a) の分母を 3h3h にするために、分子分母に3をかけます。同様に、f(a)f(a2h)f(a) - f(a-2h) の分母を 2h-2h にするために、分子分母に2をかけます。
=limh0f(a+3h)f(a)3h3+limh0f(a2h)f(a)2h2= \lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a)}{3h} \cdot 3 + \lim_{h \to 0} \frac{f(a - 2h) - f(a)}{-2h} \cdot 2
=3limh0f(a+3h)f(a)3h+2limh0f(a2h)f(a)2h = 3 \lim_{h \to 0} \frac{f(a+3h) - f(a)}{3h} + 2 \lim_{h \to 0} \frac{f(a - 2h) - f(a)}{-2h}
ここで、h0h \to 0 のとき、3h03h \to 0 および 2h0-2h \to 0 なので、微分の定義より、
=3f(a)+2f(a) = 3f'(a) + 2f'(a)
=5f(a) = 5f'(a)

3. 最終的な答え

5f(a)5f'(a)

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