与えられた問題は、極限 $\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{x-1}$ を計算することです。ここで、$\log x$ は自然対数を表します。

解析学極限ロピタルの定理微分自然対数
2025/5/28

1. 問題の内容

与えられた問題は、極限 limx1logxx1\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{x-1} を計算することです。ここで、logx\log x は自然対数を表します。

2. 解き方の手順

この極限は不定形 00\frac{0}{0} の形をしているので、ロピタルの定理を適用できます。ロピタルの定理とは、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。
まず、f(x)=logxf(x) = \log xg(x)=x1g(x) = x-1 とおきます。
それぞれの微分を計算します。
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、
limx1logxx1=limx11x1=limx11x\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{x-1} = \lim_{x \to 1} \frac{\frac{1}{x}}{1} = \lim_{x \to 1} \frac{1}{x}
xx を 1 に近づけると、1x\frac{1}{x} は 1 に近づきます。

3. 最終的な答え

limx1logxx1=1\lim_{x \to 1} \frac{\log x}{x-1} = 1

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