sin x / x の極限の計算問題
基本極限 lim(x→0) sin x/x = 1 を利用して、係数を含む極限を求める
この単元のポイント
公式と考え方
角が0へ近づくときの正弦と角の比は,弧度法で測ると1へ近づきます。係数の付いた式では,正弦の中の角と分母を同じ形にそろえ,残った倍率を外へ出します。0割る0を直接計算するのではなく,この基本極限へ帰着させる変形が要点です。
- です( はラジアン)。ラジアンは,弧の長さを半径でわった角の測り方です。この単位で基本極限が1になります。度数法の数値を同じ式にそのまま入れると定数因子が変わるため,角の単位も計算条件として確認します。
- です()。 のときは, と変形します。 のときは,分子が0なので,極限は0です。角が定数倍されても,その定数が0でなければ変数と一緒に0へ進みます。分母へ同じ角を作るために,外へ補う係数が必要です。分子の角を変えず分母だけを変更した式は,元の値と同じとは限りません。
- も成り立ちます。正接は正弦を余弦でわる形へ直します。基本極限と余弦の極限1を組み合わせると,角との比も1へ進みます。ここでも0近傍の0でない点で,分母となる余弦が0を避けることを確認できます。
- 三角関数の角は,特に断らない限り,弧度法(ラジアン)で表します。係数の比を出したら,元の角に対応する数を分子側,元の分母の係数を分母側に置けているか確認します。負の係数も同じ変形で処理できますが,外へ出した符号を消さないようにします。基本極限にする部分と,残る定数部分を分けて書きましょう。
例題と解き方
を求めなさい。
- と変形します。
- です。
- と見れば で,角と分母が同じ比は です。外の3が残るため答えは3。分母を3倍した分を,外側で補っていることを確認します。
を求めなさい。
- と変形します。
- です。
- ,外に残る倍率は です。したがって求める極限は であり,分母5を外したり,逆比 にしたりしないようにします。
よくある間違い
- 誤り: → 正しくは3です。正弦の角3倍に合わせて,外側にも倍率3が必要です。
- 誤り: の極限を とする → 正しくは です。角の係数が分子側に残ります。
- 誤り: → 正しくは です。度の数値はまず ラジアンへ換算します。