【数学Ⅱ】微分01:極限値の計算

極限値の計算 微分
さん
さん

今日の板書はこれ!

極限値の計算

\(x\) が \(a\) と異なる値をとりながら限りなく \(a\) に近づくとき、\(f(x)\) がある一定値 \(A\) に近づくとする。この \(A\) を、\(x\to a\) のときの \(f(x)\) の極限値 という。

記号では \(\lim_{x\to a}f(x)=A\) と書く(\(x\to a\) のとき \(f(x)\to A\) とも書く)。

グラフが途中で途切れていない関数なら \(\lim_{x\to a}f(x)=f(a)\) が成り立つので、\(x=a\) を代入するだけでよい。

例題1

次の極限値を求めよ。
(1) \(\lim_{x\to1}(3x+1)\) (2) \(\lim_{h\to0}(3+3h+h^2)\)


▼ 解答

(1) \(x=1\) を代入して \(\lim_{x\to1}(3x+1)=3\cdot1+1=\color{red}{4}\)

(2) \(h=0\) を代入して \(\lim_{h\to0}(3+3h+h^2)=3+3\cdot0+0^2=\color{red}{3}\)

生徒
生徒

もっと詳しく願いします!!

現役教員として数学を教えている「さん」と申します。

人より勉強に時間がかかる」と感じていませんか?私の学校にも、同じ悩みを抱えて苦しんでる生徒がたくさんいます。

「教科書や参考書の内容がわからなくて、読むのに時間がかかる」「解答の意味が理解できず、勉強が進まない」教科書や参考書の内容を理解するには、「自分なりに噛み砕いて考える力」が必要です。

でも大丈夫!このサイトでは、私が受けた質問や、つまずきポイントをもとに、わかりやすく解説していきます。

意味から理解し、噛み砕き方をマスターしましょう!!

極限値って何?

さん
さん

微分の単元に入るよ。その第一歩が「極限値」なんだ。

生徒
生徒

「\(\lim\)」っていう見たことない記号が出てきました…!

さん
さん

「\(\lim\)」はリミット(limit=限界)と読むよ。むずかしそうに見えるけど、意味はとってもシンプルなんだ。

\(\lim_{x\to a}f(x)=A\) は、「\(x\) を \(a\) に限りなく近づけていくと、\(f(x)\) の値が \(A\) に近づく」という意味です。

この近づく先の値 \(A\) を極限値といいます。

大事なのは、\(x\) は \(a\)「そのもの」になるのではなく、\(a\) に限りなく近づくという点です。

あくまで「近づいた先どうなる?」を見ているのです。

極限値の求め方は「代入するだけ」

生徒
生徒

近づく先の値って、どうやって求めるんですか?

さん
さん

実は、この単元で出てくる関数のほとんどは、\(x=a\) をそのまま代入するだけで極限値が求まるんだ。

グラフが途中で途切れていない(つながっている)関数では、\(x\) を \(a\) に近づけた先の値と、\(x=a\) を代入した値 \(f(a)\) が一致します。

つまり \(\lim_{x\to a}f(x)=f(a)\) が成り立つので、\(x=a\) を代入するだけでよい、というわけです。

さん
さん

だから今回は「\(\lim\)」という記号に慣れることが目標だよ。計算そのものは代入するだけだからね。

例題1:極限値を求める

例題1

次の極限値を求めよ。
(1) \(\lim_{x\to1}(3x+1)\) (2) \(\lim_{h\to0}(3+3h+h^2)\)

(1) x を 1 に近づける

\(3x+1\) はつながった(途切れのない)関数なので、\(x=1\) を代入するだけです。

\(\lim_{x\to1}(3x+1)=3\cdot1+1=\color{red}{4}\)

(2) h を 0 に近づける

さん
さん

文字が \(h\) に変わっても考え方は同じ。\(h=0\) を代入するだけだよ。

\(\lim_{h\to0}(3+3h+h^2)=3+3\cdot0+0^2=\color{red}{3}\)

生徒
生徒

本当に代入するだけなんですね!これなら安心です。

さん
さん

この \(h\to0\) の形は、このあとの微分係数で主役になるから、しっかり慣れておこうね。

練習問題

さん
さん

同じように、代入するだけで解けるよ。やってみよう!

練習1

次の極限値を求めよ。
(1) \(\lim_{x\to2}(x^2+1)\) (2) \(\lim_{h\to0}(6+h)\) (3) \(\lim_{h\to0}(12-6h+h^2)\)

答えを見る

(1) \(x=2\) を代入して \(\lim_{x\to2}(x^2+1)=2^2+1=\color{red}{5}\)

(2) \(h=0\) を代入して \(\lim_{h\to0}(6+h)=6+0=\color{red}{6}\)

(3) \(h=0\) を代入して \(\lim_{h\to0}(12-6h+h^2)=12-6\cdot0+0^2=\color{red}{12}\)

まとめ:極限値の計算

さん
さん

さて、今回のまとめだよ!

極限値の計算

\(\lim_{x\to a}f(x)=A\) …… \(x\) を \(a\) に近づけたとき \(f(x)\) が近づく値 \(A\) が極限値

途切れていない関数なら \(\lim_{x\to a}f(x)=f(a)\)、つまり\(x=a\) を代入するだけ

微分では \(h\to0\) の形がよく出てくるので、この計算に慣れておこう。

生徒
生徒

また一つ賢くなった!

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(次の記事は準備中)

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