与えられた関数 $f(x)$ が実数全体で定義された連続関数となるように、定数 $a$ の値を求める問題です。関数は以下のように定義されています。 $f(x) = \begin{cases} x & (x \geq 0) \\ -2x + a & (x < 0) \end{cases}$

解析学連続性極限関数
2025/7/22

1. 問題の内容

与えられた関数 f(x)f(x) が実数全体で定義された連続関数となるように、定数 aa の値を求める問題です。関数は以下のように定義されています。
f(x)={x(x0)2x+a(x<0)f(x) = \begin{cases} x & (x \geq 0) \\ -2x + a & (x < 0) \end{cases}

2. 解き方の手順

関数 f(x)f(x) が連続であるためには、x=0x=0 で連続である必要があります。
x=0x=0 で連続であるとは、以下の3つの条件を満たすことです。
* f(0)f(0) が定義されている
* limx0+f(x)\lim_{x \to 0^+} f(x) が存在する
* limx0f(x)\lim_{x \to 0^-} f(x) が存在する
* limx0+f(x)=limx0f(x)=f(0)\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^-} f(x) = f(0)
まず、f(0)f(0) を求めます。x0x \geq 0 のとき f(x)=xf(x) = x なので、f(0)=0f(0) = 0 です。
次に、x0x \to 0 の右側極限 limx0+f(x)\lim_{x \to 0^+} f(x) を求めます。x>0x > 0 のとき f(x)=xf(x) = x なので、limx0+f(x)=limx0+x=0\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} x = 0 です。
次に、x0x \to 0 の左側極限 limx0f(x)\lim_{x \to 0^-} f(x) を求めます。x<0x < 0 のとき f(x)=2x+af(x) = -2x + a なので、limx0f(x)=limx0(2x+a)=2(0)+a=a\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} (-2x + a) = -2(0) + a = a です。
関数が x=0x=0 で連続であるためには、
limx0+f(x)=limx0f(x)=f(0)\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^-} f(x) = f(0) でなければなりません。
したがって、0=a=00 = a = 0 である必要があります。
つまり、a=0a = 0 です。

3. 最終的な答え

a=0a = 0

「解析学」の関連問題

与えられた関数 $f(x)$ と区間 $I$ に対して、平均値の定理を満たす数 $c$ と、式(13.3)を満たす $\theta$ を求めよ。 (1) $f(x) = x^2 + x$, $I = ...

平均値の定理微分関数導関数
2025/7/22

次の関数 $f(x)$ と区間 $I$ について、ロールの定理を満たす数 $c$ を求めよ。 (1) $f(x) = (x-1)(x-3)$, $I = [1, 3]$ (2) $f(x) = (x...

ロールの定理微分関数の最大値・最小値
2025/7/22

逆正接関数 $\tan^{-1}x$ の不定積分を計算します。

不定積分部分積分置換積分部分分数分解逆三角関数
2025/7/22

次の関数を微分せよ。 (1) $y = (1 + \log x)^2$ (2) $y = \log(x^3 - 3x + 5)$ (3) $y = \log(\sin^2 x)$ (4) $y = \...

微分対数関数合成関数導関数
2025/7/22

次の関数を微分せよ。 $y = (1 + \log x)^2$

微分合成関数対数関数
2025/7/22

問題は $\sin(0 + \frac{\pi}{4})$ を計算することです。

三角関数sin角度ラジアン
2025/7/22

$\sin(x + \frac{\pi}{4}) = f(0)$ という式が与えられています。問題は、この式から $x$ を求めるのではなく、$f(0)$ の値から $\sin(x + \frac{\...

三角関数関数の評価sin関数
2025/7/22

与えられた方程式は $\sin(x + \frac{\pi}{4}) = 0$ です。この方程式を満たす $x$ の値を求める問題です。

三角関数方程式解の公式sin
2025/7/22

問題は、$\sin(x + \frac{\pi}{4}) = f(x)$ と定義された関数 $f(x)$ が与えられたとき、$f(x)$ の具体的な形を求めるものです。

三角関数加法定理関数の具体化
2025/7/22

問題は、$e^x + e^{-x} = f(0)$ です。

指数関数関数
2025/7/22