関数 $f(x) = [x^3]$ が $x=0$ で連続かどうかを調べる。ただし、$[x]$ は $x$ 以下の最大の整数を表す(ガウス記号)。

解析学関数の連続性極限ガウス記号
2025/7/26

1. 問題の内容

関数 f(x)=[x3]f(x) = [x^3]x=0x=0 で連続かどうかを調べる。ただし、[x][x]xx 以下の最大の整数を表す(ガウス記号)。

2. 解き方の手順

関数 f(x)f(x)x=0x=0 で連続であるためには、以下の3つの条件が満たされている必要があります。
(1) f(0)f(0) が定義されている。
(2) limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) が存在する。
(3) limx0f(x)=f(0)\lim_{x \to 0} f(x) = f(0)
まず、f(0)f(0) を計算します。
f(0)=[03]=[0]=0f(0) = [0^3] = [0] = 0
次に、limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) が存在するかどうかを調べます。
limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) が存在するためには、右側極限と左側極限が存在し、それらが一致する必要があります。
右側極限:
limx0+f(x)=limx0+[x3]\lim_{x \to 0^+} f(x) = \lim_{x \to 0^+} [x^3]
xx が正の方向から0に近づくとき、x3x^3 も正の方向から0に近づきます。したがって、x3x^3 は0よりわずかに大きい正の数になります。
0<x3<10 < x^3 < 1 より、[x3]=0[x^3] = 0
limx0+[x3]=0\lim_{x \to 0^+} [x^3] = 0
左側極限:
limx0f(x)=limx0[x3]\lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} [x^3]
xx が負の方向から0に近づくとき、x3x^3 も負の方向から0に近づきます。したがって、x3x^3 は0よりわずかに小さい負の数になります。
1<x3<0-1 < x^3 < 0 より、[x3]=1[x^3] = -1
limx0[x3]=1\lim_{x \to 0^-} [x^3] = -1
右側極限と左側極限が一致しないため、limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) は存在しません。
最後に、f(0)f(0)limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) を比較します。
f(0)=0f(0) = 0 であり、limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) は存在しないため、limx0f(x)=f(0)\lim_{x \to 0} f(x) = f(0) は成り立ちません。
したがって、f(x)=[x3]f(x) = [x^3]x=0x=0 で連続ではありません。

3. 最終的な答え

f(x)f(x)x=0x=0 で連続ではない。

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