問題1.1は、与えられた関数 $f(x)$ について、$f(1)$, $f(1/x)$, $f(x+1)$, $f(x+h)-f(x)$, $f(f(x))$ を求める問題です。ここでは、$f(x) = \frac{1}{x-2}$ の場合((2))について、これらの値を求めます。

解析学関数の評価関数の代入関数の合成
2025/4/23

1. 問題の内容

問題1.1は、与えられた関数 f(x)f(x) について、f(1)f(1), f(1/x)f(1/x), f(x+1)f(x+1), f(x+h)f(x)f(x+h)-f(x), f(f(x))f(f(x)) を求める問題です。ここでは、f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2} の場合((2))について、これらの値を求めます。

2. 解き方の手順

(2) f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2} の場合
* f(1)f(1) を求める:
xx に1を代入します。
f(1)=112=11=1f(1) = \frac{1}{1-2} = \frac{1}{-1} = -1
* f(1/x)f(1/x) を求める:
xx1/x1/x を代入します。
f(1x)=11x2=112xx=x12xf(\frac{1}{x}) = \frac{1}{\frac{1}{x}-2} = \frac{1}{\frac{1-2x}{x}} = \frac{x}{1-2x}
* f(x+1)f(x+1) を求める:
xxx+1x+1 を代入します。
f(x+1)=1(x+1)2=1x1f(x+1) = \frac{1}{(x+1)-2} = \frac{1}{x-1}
* f(x+h)f(x)f(x+h) - f(x) を求める:
f(x+h)=1(x+h)2=1x+h2f(x+h) = \frac{1}{(x+h)-2} = \frac{1}{x+h-2}
f(x+h)f(x)=1x+h21x2=(x2)(x+h2)(x+h2)(x2)=h(x+h2)(x2)f(x+h) - f(x) = \frac{1}{x+h-2} - \frac{1}{x-2} = \frac{(x-2) - (x+h-2)}{(x+h-2)(x-2)} = \frac{-h}{(x+h-2)(x-2)}
* f(f(x))f(f(x)) を求める:
f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2} なので、
f(f(x))=f(1x2)=11x22=112(x2)x2=112x+4x2=152xx2=x252xf(f(x)) = f(\frac{1}{x-2}) = \frac{1}{\frac{1}{x-2}-2} = \frac{1}{\frac{1-2(x-2)}{x-2}} = \frac{1}{\frac{1-2x+4}{x-2}} = \frac{1}{\frac{5-2x}{x-2}} = \frac{x-2}{5-2x}

3. 最終的な答え

f(1)=1f(1) = -1
f(1x)=x12xf(\frac{1}{x}) = \frac{x}{1-2x}
f(x+1)=1x1f(x+1) = \frac{1}{x-1}
f(x+h)f(x)=h(x+h2)(x2)f(x+h) - f(x) = \frac{-h}{(x+h-2)(x-2)}
f(f(x))=x252xf(f(x)) = \frac{x-2}{5-2x}

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