数学II 第6章 微分法 — 極限

極限の定義

極限の定義について

定義1極限の定義 §

関数 において、 と異なる値をとりながら に限りなく近づくとき、 が定数α(アルファ)に限りなく近づくならば または と書き、この値 のことを、 のときの 極限値 (limit value) という。

また、 は限りなく に近づくという意味で

のとき、収束 (convergence)する

ということもある。

極限の考え方の基本~例1~

ここで、例として において がいくつになるのか考えてみよう。

たとえば、 からスタートして、 に近づけていくと と計算できるので、次の表のようにまとめられる。

この表を右に続けていく、つまり に近づけていくと、 の値は に近づいていくことがわかる。

また、 からスタートして、 と、距離を半分ずつつめながら に近づけていくと と計算できるので、次の表のようにまとめられる。

この表からも、 に近づけると、 に近づくことがわかる。

以上2つの例からわかるように であるといえる。

この結果は、図の のグラフから明らかであろう。

また、ここで であるから、結果として となっていることがわかる。

一般に、この のように、 のグラフが で途切れていないとき、 の値は となる。このことを知っていれば、上で調べたようにわざわざ表を作って考察しなくても、すぐに極限値を求めることができる。

これは関数の連続 (continity) の定義となるが、詳しくはFTEXT 数学IIIで学ぶ

しかし、次の例のように、関数 のグラフの形がすぐにはわからないようなときには、グラフが途切れている可能性が あるので、極限値を求めるのに注意を要する。

極限の考え方
極限の考え方

極限の考え方の基本~例2~

では、その例として、 において がいくつになるのか考えてみよう。

たとえば からスタートして、 に近づけていくと と計算できるので、次の表のようにまとめられる。

この表を右に続けていく、つまり に近づけていくと、 の値は に近づいていくことがわかる。

また、 からスタートして、 と、距離を半分ずつつめながら に近づけていくと と計算できるので、次の表のようにまとめられる。

この表からも、 に近づけると、 に近づくことがわかる。つまり であるといえる。

上の2つの計算では、 に値を代入してから約分して計算したが、 であるかぎり であるから、このように先に約分してから に値を代入する方が楽になる。

いま、 の値は では(分母が になるので)定義されないが、 として存在する、つまり であることに注意しよう。

このことを、グラフで考えてみる。 と書けるので、 のグラフは図のようになり、 が存在しなくても、 は存在することがある。

極限の考え方
極限の考え方

極限の計算法則

極限の計算法則について

さきほどの2つの例より であった。いま、この2つの関数を足し合わせた関数 の極限 は、 のとき であるから となる。これは、極限をとったあと足し合わせた という結果と等しくなる。つまり が成り立っている。簡単にいえば、和の極限値は極限値の和と等しいということである。

和に限らず、一般に極限値の計算において、次のようなことがいえる。

定理2極限の計算法則 §

が存在するとき

  1. (複合同順)

ただし、 は定数とする。 3. 4.

ただし、 とする。

が成立する。

この定理を証明するためには、極限の定義をもっと厳密なものにする必要がある。厳密な極限の議論はFTEXT 数学IIIで行う。

元記事: http://www.ftext.org/text/section/126(取得日 2026-08-07)

最終更新: 2026-08-08

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