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
関数 において、 が 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 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、 は に収束 (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、 を からスタートして、 と 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 を 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、 を 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、 を に近づけると、 は 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。
注 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 を からスタートして、 と 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 を 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、 を 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、 を に近づけると、 は 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、 の 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、 は として存在する、つまり
この値は存在してない!
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。 は で
と書けるので、 のグラフは図のようになり、 で 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
のとき
のとき
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。
、 が存在するとき
- (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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