与えられた問題は、以下の極限の対数を計算することです。 $\log(\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{3}{x})^{2x})$

解析学極限対数自然対数e
2025/7/16

1. 問題の内容

与えられた問題は、以下の極限の対数を計算することです。
log(limx(1+3x)2x)\log(\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{3}{x})^{2x})

2. 解き方の手順

まず、極限を計算します。
limx(1+3x)2x\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{3}{x})^{2x} は、自然対数の底 ee の定義を利用できる形に似ています。y=x/3y = x/3 と置くと、x=3yx = 3y となり、xx \to \infty のとき yy \to \inftyとなります。
したがって、
limx(1+3x)2x=limy(1+1y)6y=limy((1+1y)y)6\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{3}{x})^{2x} = \lim_{y \to \infty} (1 + \frac{1}{y})^{6y} = \lim_{y \to \infty} ((1 + \frac{1}{y})^{y})^6
ここで、limy(1+1y)y=e\lim_{y \to \infty} (1 + \frac{1}{y})^{y} = e であることを利用すると、
limx(1+3x)2x=e6\lim_{x \to \infty} (1 + \frac{3}{x})^{2x} = e^6
次に、この結果の対数を計算します。
log(e6)=6log(e)\log(e^6) = 6 \log(e)
底が10の対数(常用対数)であれば log10(e6)=6log10(e)\log_{10} (e^6) = 6 \log_{10} (e) です.
しかし、底がeの自然対数であれば loge(e6)=6loge(e)=6\log_{e}(e^6) = 6 \log_{e}(e) = 6です。
問題の log\log が自然対数であると仮定すると、 log(e6)=6\log(e^6)=6です。

3. 最終的な答え

6

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