与えられた問題は、極限 $\lim_{x \to 0} \frac{\sin(x^{-1})}{x}$ を計算することです。

解析学極限三角関数関数の振る舞い
2025/5/14

1. 問題の内容

与えられた問題は、極限 limx0sin(x1)x\lim_{x \to 0} \frac{\sin(x^{-1})}{x} を計算することです。

2. 解き方の手順

まず、x1=1xx^{-1} = \frac{1}{x} であることに注意します。したがって、問題の極限は、
limx0sin(1x)x\lim_{x \to 0} \frac{\sin\left(\frac{1}{x}\right)}{x}
を計算することになります。
xxが0に近づくとき、1x\frac{1}{x}は無限大に発散します。
sin(1x)\sin\left(\frac{1}{x}\right)は常に-1から1の間の値をとり振動します。
したがって、sin(1x)\sin\left(\frac{1}{x}\right)は極限値を持ちません。
limx0sin(1/x)x\lim_{x \to 0} \frac{\sin(1/x)}{x} が存在するかどうかを考えます。
1sin(1/x)1-1 \leq \sin(1/x) \leq 1 より、
1xsin(1/x)x1x-\frac{1}{x} \leq \frac{\sin(1/x)}{x} \leq \frac{1}{x}
となります。ここで、xxが正から0に近づく場合(x0+x \to 0+)、1x\frac{1}{x}は正の無限大に発散し、1x-\frac{1}{x}は負の無限大に発散します。
一方、xxが負から0に近づく場合(x0x \to 0-)、1x\frac{1}{x}は負の無限大に発散し、1x-\frac{1}{x}は正の無限大に発散します。
したがって、x0+x \to 0+x0x \to 0-sin(1/x)x\frac{\sin(1/x)}{x}の挙動が異なるため、limx0sin(1/x)x\lim_{x \to 0} \frac{\sin(1/x)}{x}は存在しません。

3. 最終的な答え

極限は存在しません。