$\lim_{x \to 0} \frac{\sin^{-1} x}{2x}$ を計算する問題です。ここで $\sin^{-1} x$ は逆正弦関数(arcsin)を表します。

解析学極限ロピタルの定理逆正弦関数微分
2025/5/21

1. 問題の内容

limx0sin1x2x\lim_{x \to 0} \frac{\sin^{-1} x}{2x} を計算する問題です。ここで sin1x\sin^{-1} x は逆正弦関数(arcsin)を表します。

2. 解き方の手順

この極限を求めるために、ロピタルの定理を使用します。ロピタルの定理は、limxaf(x)g(x)\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} の形の極限が不定形 (00\frac{0}{0} または \frac{\infty}{\infty}) である場合に適用できます。この場合、x0x \to 0 のとき sin1x0\sin^{-1} x \to 0 であり、2x02x \to 0 であるため、不定形 00\frac{0}{0} です。
sin1x\sin^{-1} x の微分は 11x2\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}} であり、2x2x の微分は 22 です。したがって、ロピタルの定理を適用すると、次のようになります。
limx0sin1x2x=limx0ddx(sin1x)ddx(2x)=limx011x22\lim_{x \to 0} \frac{\sin^{-1} x}{2x} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{dx}(\sin^{-1} x)}{\frac{d}{dx}(2x)} = \lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}}{2}
x0x \to 0 のとき 1x2102=1\sqrt{1 - x^2} \to \sqrt{1 - 0^2} = 1 であるため、次のようになります。
limx011x22=112=12\lim_{x \to 0} \frac{\frac{1}{\sqrt{1 - x^2}}}{2} = \frac{\frac{1}{1}}{2} = \frac{1}{2}

3. 最終的な答え

12\frac{1}{2}

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