2010年10月8日金曜日

"数学読本 (4) 数列の極限、無限級数 順列・組合せ 確率 関数の極限と微分法"の第17章(関数の変化をとらえる)の17.5(いろいろな関数の導関数)、三角関数についての基本的な極限の問43を解いてみる。


問43

(1)

\lim_{x\rightarrow0}{3\cdot\frac{\sin 3x}{3x}}=3

(2)

\lim_{x\rightarrow0}{\frac{1}{2}\cdot\frac{\sin x}{x}\cdot\frac{1}{\cos x}}=\frac{1}{2}

(3)

\lim_{\theta\rightarrow0}{2\theta\cdot\frac{\sin 2\theta}{2\theta}\cdot\frac{\cos3\theta}{3\theta}\cdot\frac{3\theta}{\sin3\theta}}=\frac{2}{3}

(4)

\lim_{\theta\rightarrow0}{\frac{\sin2\theta \cos5\theta+\cos2\theta\sin5\theta+\sin5\theta}{\sin2\theta}}

=\lim_{\theta\rightarrow0}{(\cos5\theta+\frac{\sin5\theta(\cos2\theta+1)}{\sin2\theta})}

=1+\lim_{\theta\rightarrow0}{\frac{5\theta}{2\theta}\cdot\frac{\sin5\theta}{5\theta}\cdot\frac{2\theta}{\sin2\theta}\cdot(\cos2\theta}+1)}=6

(5)

\lim_{x\rightarrow0}{\frac{\sin^{2}x}{x(1+\cos x)}}

=\lim_{x\rightarrow0}{\sin x\cdot\frac{\sin x}{x}\cdot\frac{1}{1+\cos x}}

=0

(6)

\lim_{x\rightarrow0}{\frac{2\sin^{2}x}{x^{2}}=2

(7)

x=\pi-\theta

とおくと、

\frac{\sin(\pi-x)}{\cos(\pi-x)}\cdot\frac{1}{x}=-\frac{1}{\cos x}\cdot\frac{\sin x}{x}

また、

\theta\rightarrow\pi\Rightarrow x\rightarrow0

より、求め鵜極限は-1。

(8)

y=1/xとおくと、

\frac{1}{y}\sin y=\frac{\sin y}{y}

また、

x\rightarrow\infty\Rightarrow y\rightarrow0

より求める極限は1。

(9)

\left|x\sin\frac{1}{x}\right|\leq |x|

より求める極限は0。

(10)

1-x^{2}=y

とおくと、

\frac{\cos^{2}\frac{\pi}{4}(1-y)-\sin^{2}\frac{\pi}{4}(1-y)}{y}

=\frac{\pi}{4}\cdot\frac{\sin^{2}\frac{\pi}{4}y-\cos^{2}\frac{\pi}{4}y}{\frac{\pi}{4}y}

=\frac{\pi}{4}\cdot\frac{1+2\sin^{2}\frac{\pi}{4}y}{\frac{\pi}{4}}=\frac{\pi}{4}

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