問題は、$2-m > 0$、つまり $m < 2$ の場合、$a \to b$ のとき、なぜ $(a-b)^{2-m} \to 0$ となるのか、という質問です。

解析学極限指数関数関数の振る舞い不等式
2025/4/4

1. 問題の内容

問題は、2m>02-m > 0、つまり m<2m < 2 の場合、aba \to b のとき、なぜ (ab)2m0(a-b)^{2-m} \to 0 となるのか、という質問です。

2. 解き方の手順

aabb に近づく (aba \to b) ということは、aabb の差 aba-b が 0 に近づくことを意味します。つまり、
ab0a - b \to 0
ここで、指数関数 (ab)2m(a-b)^{2-m} について考えます。問題文より、2m>02-m > 0 であることがわかっています。
2m>02-m > 0 という条件のもとで、aba-b が 0 に近づくとき、(ab)2m(a-b)^{2-m} がどうなるかを考えます。2m2-m は正の数なので、aba-b が 0 に近づけば、(ab)2m(a-b)^{2-m} も 0 に近づきます。
例えば、ab=xa-b = x とおくと、x0x \to 0 であり、2m=c2-m = c とおくと、c>0c > 0 です。したがって、xcx^c を考えればよいことになります。
xx が 0 に近づくとき、xcx^c も 0 に近づきます (c>0c>0 より)。
したがって、aba \to b のとき、(ab)2m0(a-b)^{2-m} \to 0 となります。

3. 最終的な答え

aabb に近づくとき、aba-b は 0 に近づきます。2m>02-m > 0 であるため、(ab)2m(a-b)^{2-m} も 0 に近づきます。したがって、(ab)2m0(a-b)^{2-m} \to 0 となります。

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