$\lim_{x \to \frac{\pi}{2} -0} (\frac{\pi}{2} - x) \tan x$ を計算する問題です。

解析学極限三角関数置換ロピタルの定理
2025/6/16

1. 問題の内容

limxπ20(π2x)tanx\lim_{x \to \frac{\pi}{2} -0} (\frac{\pi}{2} - x) \tan x を計算する問題です。

2. 解き方の手順

まず、tanx=sinxcosx\tan x = \frac{\sin x}{\cos x} を使って式を書き換えます。
limxπ20(π2x)sinxcosx\lim_{x \to \frac{\pi}{2} -0} (\frac{\pi}{2} - x) \frac{\sin x}{\cos x}
次に、t=π2xt = \frac{\pi}{2} - x と置換します。すると、x=π2tx = \frac{\pi}{2} - t となり、xπ20x \to \frac{\pi}{2} -0 のとき、t+0t \to +0 となります。よって、
limt+0tsin(π2t)cos(π2t)\lim_{t \to +0} t \frac{\sin(\frac{\pi}{2} - t)}{\cos(\frac{\pi}{2} - t)}
sin(π2t)=cost\sin(\frac{\pi}{2} - t) = \cos tcos(π2t)=sint\cos(\frac{\pi}{2} - t) = \sin t であるから、
limt+0tcostsint=limt+0costtsint\lim_{t \to +0} t \frac{\cos t}{\sin t} = \lim_{t \to +0} \cos t \cdot \frac{t}{\sin t}
limt0cost=cos0=1\lim_{t \to 0} \cos t = \cos 0 = 1 であり、limt0sintt=1\lim_{t \to 0} \frac{\sin t}{t} = 1 であるから、limt0tsint=1\lim_{t \to 0} \frac{t}{\sin t} = 1 です。したがって、
limt+0costtsint=11=1\lim_{t \to +0} \cos t \cdot \frac{t}{\sin t} = 1 \cdot 1 = 1

3. 最終的な答え

1

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