質問<3107>2006/4/19
from=さえ
「極限の計算」


(1)lim[x→0](e^x-1)/xを計算せよ
(2)lim[x→0](1-x^2)^1/x

過去の投稿を見ると同じ問題もあったのですが、
いまいち理解できません。
(1)はe^x-1=tとおくやり方で、
(2)は()内を因数分解するやり方で、
できれば詳しく解説していただけると嬉しいです;

★希望★完全解答★

お便り2006/4/21
from=S(社会人)


(1)lim[x→0](e^x-1)/x だけですが…

( 答案 )
(イ) いま、 a[n]={1+(1/n)}^n ( n=1,2,… ) なる
数列 {a[n]} は収束することが判っていて、その極限値をもって e なる数
と定義される。
これは、 lim_{k→0}(1+k)^(1/k)=e と書き替えることが出来る。

(ロ) 次に、 0<a≠1 のとき、
(log_[a]x)’=lim_{h→0}(1/h){log(x+h)-log(x)}
=lim_{h→0}(1/h)log_[a]{1+(h/x)}
=lim_{h→0}(1/x)(x/h)log_[a]{1+(h/x)}
=(1/x)lim_{k→0}log_[a]{1+k)^(1/k) 
  ( k=h/x、h→0 のとき k→0 )
=(1/x)log_[a]e
=1/x ( a=e のとき )

(ハ) 一方、 y=e^x は log_[e](y)=x で微分すると, 
(1/y)y´=1 から y´=y=e^x
すなわち、 (e^x)´=e^x

(ニ) したがって、 > lim[x→0](e^x-1)/x
=lim_{h→0}(1/h){f(0+h)-f(0)} 
  ( h=x、f(x)=e^x )
=f´(0)
=1 ( f´(x)=e^x ) … ( 答 )


お便り2006/4/21
from=S(社会人)


良く指示を読んでいませんでしたので、改めて…

> (1)lim[x→0](e^x-1)/x はe^x-1=tとおくやり方で…

( 答案 )
e^x-1=t とおくと x→0 のとき t→0
また、 e^x=t+1 から x=log_[e](t+1)
したがって、
与式=lim_[t→0]t/{log_[e](t+1)}
=lim_[t→0]1/{log_[e](1+t)^(1/t)}
=1/log_[e]e ( 前 res 定義参照 )
=1 … ( 答 )

※ 御指示どおりの方が簡単に答が出ますね。


お便り2006/4/21
from=S(社会人)


いま、 (2)lim[x→0](1-x^2)^1/x も解りました。

与式=lim_[x→0]{(1+x)(1-x)}^(1/x)
=lim_[x→0]{(1+x)^(1/x)}{(1-x)^(1/x)} 
( 1+x>0、1-x>0 ) … [1]
ここで、 t=-x とおくと x→0 のとき t→0 であるから
[1]=lim_[x→0,t→0]{(1+x)^(1/x)}/{(1+t)^(1/t)}
=e/e
=1 … ( 答 )