与えられた極限を計算します。問題は、$\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{1-x}$ を求めることです。ここで、$\log x$ は自然対数(底が $e$)を表します。

解析学極限ロピタルの定理微分自然対数
2025/5/28
以下に、与えられた極限の問題の解答を示します。

1. 問題の内容

与えられた極限を計算します。問題は、limx1logx1x\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{1-x} を求めることです。ここで、logx\log x は自然対数(底が ee)を表します。

2. 解き方の手順

この極限は、そのまま x=1x=1 を代入すると、log111=00\frac{\log 1}{1-1} = \frac{0}{0} となり不定形です。したがって、ロピタルの定理を使うことができます。ロピタルの定理は、limxaf(x)g(x)\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)}00\frac{0}{0} または \frac{\infty}{\infty} の形であるとき、limxaf(x)g(x)=limxaf(x)g(x)\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)} が成り立つ、という定理です。
f(x)=logxf(x) = \log xg(x)=1xg(x) = 1-x とすると、それぞれの導関数は以下のようになります。
f(x)=1xf'(x) = \frac{1}{x}
g(x)=1g'(x) = -1
したがって、ロピタルの定理を適用すると、
limx1logx1x=limx11x1=limx11x\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{1-x} = \lim_{x \to 1} \frac{\frac{1}{x}}{-1} = \lim_{x \to 1} -\frac{1}{x}
ここで、x=1x=1 を代入すると、11=1-\frac{1}{1} = -1 となります。

3. 最終的な答え

limx1logx1x=1\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{1-x} = -1

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