問題は2つの極限を求める問題です。 1つ目は $\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 8}{x - 2}$ を求め、 2つ目は $\lim_{h \to 0} \frac{(2x+h)^3 - (2x)^3}{h}$ を求める問題です。

解析学極限微分因数分解
2025/6/15

1. 問題の内容

問題は2つの極限を求める問題です。
1つ目は limx2x38x2\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 8}{x - 2} を求め、
2つ目は limh0(2x+h)3(2x)3h\lim_{h \to 0} \frac{(2x+h)^3 - (2x)^3}{h} を求める問題です。

2. 解き方の手順

**1つ目の極限** limx2x38x2\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 8}{x - 2} について
分子を因数分解します。x38=x323=(x2)(x2+2x+4)x^3 - 8 = x^3 - 2^3 = (x - 2)(x^2 + 2x + 4)
したがって、
x38x2=(x2)(x2+2x+4)x2\frac{x^3 - 8}{x - 2} = \frac{(x - 2)(x^2 + 2x + 4)}{x - 2}
x2x \neq 2 のとき、(x2)(x2+2x+4)x2=x2+2x+4\frac{(x - 2)(x^2 + 2x + 4)}{x - 2} = x^2 + 2x + 4
したがって、
limx2x38x2=limx2(x2+2x+4)=22+2(2)+4=4+4+4=12\lim_{x \to 2} \frac{x^3 - 8}{x - 2} = \lim_{x \to 2} (x^2 + 2x + 4) = 2^2 + 2(2) + 4 = 4 + 4 + 4 = 12
**2つ目の極限** limh0(2x+h)3(2x)3h\lim_{h \to 0} \frac{(2x+h)^3 - (2x)^3}{h} について
(2x+h)3=(2x)3+3(2x)2h+3(2x)h2+h3=8x3+12x2h+6xh2+h3(2x+h)^3 = (2x)^3 + 3(2x)^2h + 3(2x)h^2 + h^3 = 8x^3 + 12x^2h + 6xh^2 + h^3
したがって、
(2x+h)3(2x)3h=8x3+12x2h+6xh2+h38x3h=12x2h+6xh2+h3h\frac{(2x+h)^3 - (2x)^3}{h} = \frac{8x^3 + 12x^2h + 6xh^2 + h^3 - 8x^3}{h} = \frac{12x^2h + 6xh^2 + h^3}{h}
h0h \neq 0 のとき、12x2h+6xh2+h3h=12x2+6xh+h2\frac{12x^2h + 6xh^2 + h^3}{h} = 12x^2 + 6xh + h^2
したがって、
limh0(2x+h)3(2x)3h=limh0(12x2+6xh+h2)=12x2+6x(0)+02=12x2\lim_{h \to 0} \frac{(2x+h)^3 - (2x)^3}{h} = \lim_{h \to 0} (12x^2 + 6xh + h^2) = 12x^2 + 6x(0) + 0^2 = 12x^2

3. 最終的な答え

1つ目の極限:12
2つ目の極限:12x212x^2

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