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■16736 / inTopicNo.1)  2変数の極限
  
□投稿者/ digi 一般人(7回)-(2006/08/28(Mon) 17:51:48)
    問題 次の極限値を求めよ。

    この問題のとき方としては、
    (1)極座標表示を用いる
    (2)直線上で原点に近づくとする
    というのがあると思います。ここで質問なのですが、
    (a)(1)でとして代入すると、は変数で、は定数扱いになりますよね?でも、この問題を解くと、

    となって、極限値は無しという答えになりますよね?これでは、は変数なのでは?

    (b)は独立変数だから(2)のような関係が成り立つとは限らないのではないでしょうか?
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■16744 / inTopicNo.2)  Re[1]: 2変数の極限
□投稿者/ miyup 大御所(667回)-(2006/08/28(Mon) 18:57:55)
    2006/08/28(Mon) 23:12:19 編集(投稿者)
    2006/08/28(Mon) 20:52:26 編集(投稿者)

    No16736に返信(digiさんの記事)
    > 問題 次の極限値を求めよ。
    >
    > この問題のとき方としては、
    > (1)極座標表示を用いる
    > (2)直線上で原点に近づくとする
    > というのがあると思います。ここで質問なのですが、
    > (a)(1)でとして代入すると、は変数で、は定数扱いになりますよね?でも、この問題を解くと、
    >
    > となって、極限値は無しという答えになりますよね?これでは、は変数なのでは?

    は互いに独立な変数で、定数ではありません。

    > (b)は独立変数だから(2)のような関係が成り立つとは限らないのではないでしょうか?

    (1)と(2)は、近づけ方としては、ほぼ同じものです(←を除く)。

    を固定すると、傾き より傾きが決定されます。このとき は同値です。

    「x,yが(2)のような関係が成り立つ」のではなく、「(2)の直線に沿って(0,0)に近づける」ことを意味しています。
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■16813 / inTopicNo.3)  Re[2]: 2変数の極限
□投稿者/ digi 一般人(10回)-(2006/08/29(Tue) 21:15:09)
    >(2)の直線に沿って(0,0)に近づける
    どのような近づき方をしてもひとつの極限値に収束するとき、極限値をもつわけですよね?(2)では、1つの近づき方に限定しているのでは?
    あと、というのは、空間では平面になるのではないですか?
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■16819 / inTopicNo.4)  Re[3]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(29回)-(2006/08/29(Tue) 22:35:05)
    まず最初の疑問から。

    > 極限値は無しという答えになりますよね?

    その通りです。

    (x,y) が (0,0) に近づく近づき方に無関係に極限値がひとつ定まらなければならないので,この問題ではどのような直線にのって近づくかによって極限値が変わるため,極限値なしという答えになります。

    > あと、というのは、空間では平面になるのではないですか?

    おっしゃる通りですが,いま考えているのは xy 平面ですから,y=mx という方程式をみたす点 (x,y) の集まりは直線です。

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■16822 / inTopicNo.5)  Re[3]: 2変数の極限
□投稿者/ miyup 大御所(681回)-(2006/08/29(Tue) 23:08:27)
    2006/08/29(Tue) 23:10:08 編集(投稿者)

    No16813に返信(digiさんの記事)
    > >(2)の直線に沿って(0,0)に近づける
    > どのような近づき方をしてもひとつの極限値に収束するとき、極限値をもつわけですよね?(2)では、1つの近づき方に限定しているのでは?

    どのような近づき方をしても、点(0,0)の近傍(原点を含む微小区間)では、直線 y=mx に近似できるので
    y=mx で十分に調べることができると考えて良いのでは?

    (どなたか理論的に説明できる方はいませんか?)
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■16838 / inTopicNo.6)  Re[4]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(32回)-(2006/08/30(Wed) 01:17:41)
    > どのような近づき方をしても、点(0,0)の近傍(原点を含む微小区間)では、直線 y=mx に近似できるので
    > y=mx で十分に調べることができると考えて良いのでは?

    これは陥りやすいミスです。

    一般に,どのような傾きの直線に沿って極限をとっても同じ値に収束するからといって,任意の近づき方に対して極限値が存在するとは限りません。

    例として,次のような関数を考えます:
    x=rcosθ,y=rsinθ (r≧0,0≦θ<2π) に対し,
    とおくと,
    任意の に対し,直線 に沿う極限において, をみたしますが, の極限値は存在しません。このことはきちんと論法で確認することが出来ますが,簡単に言うと, に近づくにつれ に収束する速さが非常に遅くなり,原点の 近傍をどのようにとっても の値が 近傍に一様に入ることはないからです。

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■16847 / inTopicNo.7)  Re[5]: 2変数の極限
□投稿者/ miyup 大御所(684回)-(2006/08/30(Wed) 08:19:47)
    ということは、「y=mx で」とういのはあくまで「必要条件である」ということでしょうか?
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■16850 / inTopicNo.8)  Re[6]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(34回)-(2006/08/30(Wed) 10:03:02)
    その通りです。
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■16883 / inTopicNo.9)  Re[7]: 2変数の極限
□投稿者/ digi 一般人(13回)-(2006/08/30(Wed) 19:32:28)
    2006/08/30(Wed) 19:33:10 編集(投稿者)
    2006/08/30(Wed) 19:33:00 編集(投稿者)

    > 例として,次のような関数を考えます:
    > x=rcosθ,y=rsinθ (r≧0,0≦θ<2π) に対し,
    > とおくと,
    > 任意の に対し,直線 に沿う極限において, をみたしますが, の極限値は存在しません。

    は分かるのですが、どうして極限値が存在しないのでしょうか?私は、ε―δ論法が分からないのでそのあとの説明がいまいち分かりません。ε-δ論法を使わずに説明できないのでしょうか?
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■16888 / inTopicNo.10)  Re[8]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(42回)-(2006/08/30(Wed) 20:50:59)
    すみません。No.16838 で僕が挙げた例は間違いでした。
    θの値が大きくなるほど,曲線 z=f(x,(tanθ)x) が急な勾配で原点に落ち込んでいくような関数を構成したつもりでしたが,全く逆の関数を作ってしまいました。

    原点を通るどんな直線に沿って原点を目指しても 0 に収束するが,任意の近づき方では収束しない関数の例は, です。

    > は分かるのですが、どうして極限値が存在しないのでしょうか?私は、ε―δ論法が分からないのでそのあとの説明がいまいち分かりません。ε-δ論法を使わずに説明できないのでしょうか?

    それは無理です。
    の正式な定義はεδ論法によるものです。
    そしてこの問題はかなりデリケートなので,εδ論法によらないと説明できません。
    実際,直感的に捉えようとすると,No.16822 の miyup さんのような誤解をしてしまう危険があるわけですし。

    一応,εδ論法で説明しておきます。
    どのように正の数δをとっても,|(x,y)|≦δ をみたし,かつ |f(x,y)|≧1 となるような点 (x,y) が取れることを示すことが目標です。
    x=δcosθ,y=δsinθ という形でこのような点を探します。
    f(δcosθ,δsinθ)=δ/(2π-θ) ですから,δ/(2π-θ)≧1,すなわちθ≧2π-δ をみたすようなθを選べばよいことがわかります。もちろん,0≦θ<2π もみたさなければなりませんが,このようなθはδがどんな値であっても必ず存在します。
    以上で が 0 に収束しないことがわかりました。
    なお,これと全く同様の議論によって,任意の正の数 λ に対しても,任意の正の数δに対し,|(x,y)|≦δ をみたし,かつ |f(x,y)|≧λ となるような点 (x,y) を取ることが示せますので, の極限値が存在しないこともわかります。

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■16904 / inTopicNo.11)  Re[9]: 2変数の極限
□投稿者/ digi 一般人(14回)-(2006/08/30(Wed) 23:24:54)
    では、このような問題を厳密に考えるにはε―δ論法を習得しないといけないということですね?
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■16907 / inTopicNo.12)  Re[10]: 2変数の極限
□投稿者/ miyup 大御所(687回)-(2006/08/30(Wed) 23:47:34)
    No16904に返信(digiさんの記事)
    > では、このような問題を厳密に考えるにはε―δ論法を習得しないといけないということですね?

    それにつけくわえて
    の極限が「存在しない」ことを示すなら、「y=mx」等でOKだと。
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■16908 / inTopicNo.13)  Re[10]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(44回)-(2006/08/30(Wed) 23:51:03)
    No16904に返信(digiさんの記事)
    > では、このような問題を厳密に考えるにはε―δ論法を習得しないといけないということですね?

    その通りです。

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■16910 / inTopicNo.14)  Re[11]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 一般人(45回)-(2006/08/30(Wed) 23:56:36)
    おっしゃる通りです。

    くどいようですが,理由を述べておくと

    「(x,y)→(a,b) で f(x,y) の極限が存在する」ならば,
    「どんな実数 m に対しても,(a,b) を通る傾き m の直線に沿った極限が存在し,いずれも一致する」

    わけですから,この対偶である

    「あるふたつの傾き m≠n につき,(a,b) を通る傾き m の直線に沿った極限と傾き n の直線に沿った極限とが存在しないか,一致しない」
    ならば
    「(x,y)→(a,b) で f(x,y) の極限が存在しない」

    が成立するからです。

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■16950 / inTopicNo.15)  Re[12]: 2変数の極限
□投稿者/ digi 一般人(15回)-(2006/08/31(Thu) 17:26:05)
    なんとなくは分かったように思います。ところで、Re[8]のKINOさんがおっしゃられていた、

    > 原点を通るどんな直線に沿って原点を目指しても 0 に収束するが,任意の近づき方では収束しない関数の例は, です。

    これは、(x,y)→(0,0)のときは0に収束するが、(0,0)以外の点に近づくときは、一つの極限値を持たないということですか?
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■16951 / inTopicNo.16)  Re[13]: 2変数の極限
□投稿者/ KINO 付き人(54回)-(2006/08/31(Thu) 18:03:18)
    >>原点を通るどんな直線に沿って原点を目指しても 0 に収束するが,任意の近づき方では収束しない関数の例は, です。
    >
    > これは、(x,y)→(0,0)のときは0に収束するが、(0,0)以外の点に近づくときは、一つの極限値を持たないということですか?

    いいえ。
    まず,この関数は (x,y)→(0,0) の極限において収束しません。
    また,(0,0) 以外の点に近づくときについてはこの関数に関しては何も述べておりません。
    なお,x 軸の非負の部分(原点と x 軸の正の部分を合わせた xy 平面における半直線)の任意の点を (a,0) (a≧0) とおくとき, は存在しませんが,この半直線を除いた部分の点 (p,q) (p<0 または q≠0) においては が成り立っているはずです。(ちゃんと確認していませんが。)

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■16970 / inTopicNo.17)  Re[14]: 2変数の極限
□投稿者/ digi 一般人(16回)-(2006/09/01(Fri) 00:02:16)
    わかりました。どうもありがとうございました!
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