| lim[x→0]{f(x)-x}/(cos3x-cosx)=-2の分母cos3x-cosxは,x→0でcos(3x)-cos(x)→0となるので もし,lim[x→0] f(x)-x≠0なら,lim[x→0]{f(x)-x}/(cos3x-cosx)=±∞となってしまう. 従って,lim[x→0] f(x)-x=c=0.
すると,与式=lim[x→0] {ax^2+(b-1)x}/{cos(3x)-cos(x)} となります. ここで,三角関数絡みの極限は,必ずと言っていいほど,lim[h→0] sin(h)/h=1を用います. 従って,その形に持ってゆけるように,分母を和→積の公式で積の形にします. cos(3x)-cos(x)=-2sin(x)*sin(2x). すると,与式=lim[x→0] {ax^2+(b-1)x}/{-2*sin(x)*sin(2x)}=lim[x→0] {x/sin(x)} *(ax+b-1)/{-2sin(2x)} と,くくり出しができますが,この前半部lim[x→0] x/sinx=1なので,後半部lim[x→0] (ax+b-1)/{-2sin(2x)} =2とならなければなりません.
まず,ここでlim[x→0] ax+b-1=0でないといけないので,b=1.(cを求めたときと同じ原理です) すると,lim[x→0] ax/{-2sin(2x)} =lim[x→0] (-a/2)*{x/sin(2x)}となり, 極限公式はlim[x→0] 2x/sin(2x)=1 (分母と分子の2xが一致して初めて=1となる)なので, lim[x→0] (-a/2)*{x/sin(2x)} =-a/4 なので,-a/4=2よりa=-8.
従って,f(x)=-8x^2+x.
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