以下の極限を計算します。 $\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1 - x}{1 - \cos 2x}$

解析学極限ロピタルの定理指数関数三角関数
2025/7/31

1. 問題の内容

以下の極限を計算します。
limx0ex1x1cos2x\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1 - x}{1 - \cos 2x}

2. 解き方の手順

この極限は、分子も分母もx0x \to 0で0に近づく不定形(00\frac{0}{0}形)なので、ロピタルの定理を適用します。
1回目のロピタルの定理の適用:
分子を微分すると ex1e^x - 1、分母を微分すると 2sin2x2\sin 2x となります。よって、
limx0ex12sin2x\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{2\sin 2x}
これもまた 00\frac{0}{0} 形なので、再度ロピタルの定理を適用します。
2回目のロピタルの定理の適用:
分子を微分すると exe^x、分母を微分すると 4cos2x4\cos 2x となります。よって、
limx0ex4cos2x\lim_{x \to 0} \frac{e^x}{4\cos 2x}
x0x \to 0 のとき、exe0=1e^x \to e^0 = 1 であり、cos2xcos0=1\cos 2x \to \cos 0 = 1 であるから、
limx0ex4cos2x=141=14\lim_{x \to 0} \frac{e^x}{4\cos 2x} = \frac{1}{4 \cdot 1} = \frac{1}{4}

3. 最終的な答え

14\frac{1}{4}

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