$\lim_{x \to 0} \frac{\sin{3x} + \sin{x}}{\sin{2x}}$ を計算する問題です。

解析学極限三角関数テイラー展開lim
2025/7/30

1. 問題の内容

limx0sin3x+sinxsin2x\lim_{x \to 0} \frac{\sin{3x} + \sin{x}}{\sin{2x}} を計算する問題です。

2. 解き方の手順

sinaxax\sin{ax} \approx axx0x \to 0 のとき)という近似を利用して解きます。
limx0sinxx=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin{x}}{x} = 1であることを用います。
まず、分子と分母をそれぞれxxで割ります。
limx0sin3x+sinxsin2x=limx0sin3xx+sinxxsin2xx\lim_{x \to 0} \frac{\sin{3x} + \sin{x}}{\sin{2x}} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{\sin{3x}}{x} + \frac{\sin{x}}{x}}{\frac{\sin{2x}}{x}}
次に、sin3xx=3sin3x3x\frac{\sin{3x}}{x} = 3 \frac{\sin{3x}}{3x}sinxx\frac{\sin{x}}{x}sin2xx=2sin2x2x\frac{\sin{2x}}{x} = 2 \frac{\sin{2x}}{2x}のように変形します。
limx03sin3x3x+sinxx2sin2x2x\lim_{x \to 0} \frac{3 \frac{\sin{3x}}{3x} + \frac{\sin{x}}{x}}{2 \frac{\sin{2x}}{2x}}
x0x \to 0のとき、3x03x \to 02x02x \to 0なので、limx0sin3x3x=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin{3x}}{3x} = 1limx0sinxx=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin{x}}{x} = 1limx0sin2x2x=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin{2x}}{2x} = 1 となります。
したがって、
limx03sin3x3x+sinxx2sin2x2x=31+121=42=2\lim_{x \to 0} \frac{3 \frac{\sin{3x}}{3x} + \frac{\sin{x}}{x}}{2 \frac{\sin{2x}}{2x}} = \frac{3 \cdot 1 + 1}{2 \cdot 1} = \frac{4}{2} = 2

3. 最終的な答え

2