与えられた3つの関数 $f(x)$ が $x=0$ で連続であるかどうかを調べます。ここで $[x]$ はガウス記号($x$を超えない最大の整数)を表します。

解析学連続性極限ガウス記号
2025/6/23

1. 問題の内容

与えられた3つの関数 f(x)f(x)x=0x=0 で連続であるかどうかを調べます。ここで [x][x] はガウス記号(xxを超えない最大の整数)を表します。

2. 解き方の手順

関数 f(x)f(x)x=0x=0 で連続であるためには、以下の3つの条件が満たされる必要があります。

1. $f(0)$ が定義されている。

2. $\lim_{x \to 0} f(x)$ が存在する。

3. $\lim_{x \to 0} f(x) = f(0)$ が成り立つ。

各関数について、上記の条件を確認します。
(1) f(x)=x[x]f(x) = x[x]
- f(0)=0[0]=00=0f(0) = 0 \cdot [0] = 0 \cdot 0 = 0
- limx+0x[x]=limx+0x0=0\lim_{x \to +0} x[x] = \lim_{x \to +0} x \cdot 0 = 0
- limx0x[x]=limx0x(1)=0\lim_{x \to -0} x[x] = \lim_{x \to -0} x \cdot (-1) = 0
- limx0x[x]=0\lim_{x \to 0} x[x] = 0
- limx0f(x)=f(0)\lim_{x \to 0} f(x) = f(0) であるので、連続である。
(2) f(x)=(x+1)[x]f(x) = (x+1)[x]
- f(0)=(0+1)[0]=10=0f(0) = (0+1)[0] = 1 \cdot 0 = 0
- limx+0(x+1)[x]=limx+0(x+1)0=10=0\lim_{x \to +0} (x+1)[x] = \lim_{x \to +0} (x+1) \cdot 0 = 1 \cdot 0 = 0
- limx0(x+1)[x]=limx0(x+1)(1)=1(1)=1\lim_{x \to -0} (x+1)[x] = \lim_{x \to -0} (x+1) \cdot (-1) = 1 \cdot (-1) = -1
- limx+0f(x)limx0f(x)\lim_{x \to +0} f(x) \neq \lim_{x \to -0} f(x) より、limx0f(x)\lim_{x \to 0} f(x) は存在しないので、不連続である。
(3) f(x)=xf(x) = \sqrt{x}
- f(0)=0=0f(0) = \sqrt{0} = 0
- x0x \geq 0 で定義されるので、左側極限は存在しない。
- limx+0x=0\lim_{x \to +0} \sqrt{x} = 0
- limx+0f(x)=f(0)\lim_{x \to +0} f(x) = f(0) であるので、連続である。

3. 最終的な答え

(1) f(x)=x[x]f(x) = x[x]x=0x=0 で連続である。
(2) f(x)=(x+1)[x]f(x) = (x+1)[x]x=0x=0 で不連続である。
(3) f(x)=xf(x) = \sqrt{x}x=0x=0 で連続である。

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