数列・関数の極限と連続

数列・関数の極限、連続性、標準極限を練習します。

数列の収束、関数の左右極限、連続性や基本的な極限公式を扱います。微分法の準備となる単元です。

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作問画面の初期設定(問題数:6問、難しさ:標準、再現用の番号(シード):42、練習する項目:すべて選択)で生成される問題です。数式はテキスト表記にしています。

第1問 ε–δ・ε–Nの論証の基礎

問題:関数 f(x)=4x が任意の x_0∈ℝ で連続であることを ε-δ 論法により示せ。

模範解答

ε>0 に対して δ=ε/4 と置けば、|x-x_0|<δ から |f(x)-f(x_0)|=4|x-x_0|<ε。

解説

|f(x)-f(x_0)|=|4x-(4x_0)|=4|x-x_0|。任意の ε>0 に対して δ=ε/4 と選べば、|x-x_0|<δ のとき |f(x)-f(x_0)|<ε。

第2問 一変数関数の極限・左右極限

問題:lim_(x→0)((x(x+2))/x) を求めよ。

模範解答

2

解説

x≠0 では ((x(x+2))/x)=x+2。よって lim_(x→0)(x+2)=2。

第3問 数列の極限、収束・発散

問題:a_n=(-1)^n· 5 は収束するか。

模範解答

発散する

解説

部分列を考えると a_2k=5、a_(2k+1)=-5。二つの極限が異なるため収束しない。

第4問 標準極限と無限小の比較

問題:lim_(x→0)((1-cos(-2x))/x^2) を求めよ。

模範解答

2

解説

u=-2x と置く。((1-cos(-2x))/x^2)=2(((sin(u/2))/(u/2)))^2。括弧内が1に収束するので 2。

第5問 無限遠極限・漸近線

問題:f(x)=((-3x^2+3x-2)/(x+4)) の無限遠での斜漸近線を求めよ。

模範解答

y=-3x+15

解説

多項式の割り算で -3x^2+3x-2=(x+4)(-3x+15)-62。従って f(x)=-3x+15-(62/(x+4))。分数項は無限遠で0に近づく。

第6問 連続性と不連続点

問題:f(x)={ -2x+4 (x≠1); 1 (x=1) } は x=1 で連続か。

模範解答

不連続

解説

両側極限は lim_(x→1)f(x)=-2·1+4=2。関数値は f(1)=1。両者が異なるので不連続である。

問題と解答欄

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