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■52978 / 親記事)  極限
□投稿者/ 長所 一般人(1回)-(2025/11/21(Fri) 18:33:14)
    lim[x→0](xe^x-e^x+1)/(xe^x-x)
    は高校数学でどう求めるのでしょうか?
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

▽[全レス1件(ResNo.1-1 表示)]
■53022 / ResNo.1)  Re[1]: 極限
□投稿者/ WIZ 一般人(1回)-(2026/01/20(Tue) 16:17:00)
    べき乗演算子^は四則演算子より優先度が高いものとします。
    lim[x→0]{(x(e^x)-(e^x)+1)/(x(e^x)-x)} の計算と解釈して回答します。

    0/0型の不定形なので、ロピタルの定理を使っても良いのなら求められます。
    # 高校数学でも証明抜きでロピタルの定理の使用は認められていますよね?
    分母と分子を微分すると0/0不定形は解消されませんが、
    もう1回ずつ微分すると極限が1/2であることが示せます。

    lim[x→0](xe^x-e^x+1)/(xe^x-x)
    = lim[x→0](xe^x)/(xe^x+e^x-1) # ロピタルの定理の使用1回目
    = lim[x→0](xe^x+e^x)/(xe^x+2e^x) # ロピタルの定理の使用2回目
    = 1/2

    以下、ロピタルの定理を使わない場合の計算方法を示します。

    [補題1]
    e^x と 1+x+x^2/2 の大小関係は、
    x > 0 なら e^x > 1+x+x^2/2
    x = 0 なら e^x = 1+x+x^2/2
    x < 0 なら e^x < 1+x+x^2/2
    が成立する。

    [補題2]
    e^x と 1+x+(x^2/2)e^x の大小関係は
    x > 0 なら e^x < 1+x+(x^2/2)e^x
    x = 0 なら e^x = 1+x+(x^2/2)e^x
    x < 0 なら e^x > 1+x+(x^2/2)e^x
    が成立する。

    # 差を取り、導関数を(必要に応じて2次以降の導関数も)求めて
    # 増減を調べれば良いだけなので証明は割愛します。

    (1) x > 0 の場合
    補題1と補題2より、
    1+x+x^2/2 ≦ e^x ≦ 1+x+(x^2/2)e^x
    ⇒ 1+x/2 ≦ (e^x-1)/x ≦ 1+(x/2)e^x
    と言えます。

    {与式} = (xe^x-e^x+1)/(xe^x-x) = (e^x-(e^x-1)/x)/(e^x-1)
    ⇒ (e^x-(1+(x/2)e^x))/(e^x-1) ≦ {与式} ≦ (e^x-(1+x/2))/(e^x-1)
    ⇒ 1-(1/2)e^x*x/(e^x-1) ≦ {与式} ≦ 1-(1/2)x/(e^x-1)

    ここで、
    lim[x→0]{x/(e^x-1)} = lim[x→0]{1/{(e^x-e^0)/x}}
    上記は e^x の x = 0 の時の微分係数の逆数です。
    # 高校数学の範囲外ですが、厳密には lim[x→+0] なので右微分係数です。
    # e^x は任意の実数xで右微分係数と左微分係数が一致するので、微分係数としても大丈夫です。

    e^x の導関数は e^x なので、
    lim[x→0]{x/(e^x-1)} = 1/e^0 = 1/1 = 1
    となります。

    以上から、x→0 のとき
    1-(1/2)e^0*1 ≦ {与式} ≦ 1-(1/2)*1
    ⇒ {与式} = 1/2
    となります。

    (2) x < 0 の場合
    補題1と補題2より、
    1+x+(x^2/2)e^x ≦ e^x ≦ 1+x+x^2/2
    ⇒ 1+(x/2)e^x ≧ (e^x-1)/x ≧ 1+x/2
    # 負の数であるxで除算したため不等号の向きが反転しています。

    以降の式変形は x > 0 の場合とほぼ同じなので割愛します。

    補題1はともかく、補題2の不等式を思い付くのは難易度が高いと思います。
    # 私もgemini3に質問して、その誤った解法(!)からヒントを得ました!
    長文失礼しました。
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

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■53019 / 親記事)  極限
□投稿者/ 肉まん 一般人(1回)-(2026/01/19(Mon) 12:34:08)
    lim[n→∞] n Σ[k=n+1→2n]1/k^2

    の求め方を教えて下さい
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

▽[全レス2件(ResNo.1-2 表示)]
■53020 / ResNo.1)  Re[1]: 極限
□投稿者/ らすかる 一般人(14回)-(2026/01/19(Mon) 19:12:46)
    lim[n→∞]nΣ[k=n+1〜2n]1/k^2
    =lim[n→∞]nΣ[k=1〜n]1/(n+k)^2
    =lim[n→∞](1/n)Σ[k=1〜n]1/(1+k/n)^2
    =∫[0〜1]1/(1+x)^2 dx
    =1/2
    となりますね。

引用返信/返信 [メール受信/OFF]
■53021 / ResNo.2)  Re[2]: 極限
□投稿者/ 肉まん 一般人(2回)-(2026/01/19(Mon) 19:44:12)
    ありがとうございます!!
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

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■53016 / 親記事)  不等式
□投稿者/ 掛け流し 一般人(1回)-(2026/01/12(Mon) 18:33:25)
    ご教授ください。

    「実数x,y,z について、

     x^3+y^3+z^3=xyz , x<=y<=z ⇒ x^3+y^3<=0」

    を証明してください。
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

▽[全レス2件(ResNo.1-2 表示)]
■53017 / ResNo.1)  Re[1]: 不等式
□投稿者/ らすかる 一般人(13回)-(2026/01/12(Mon) 22:37:08)
    x≦y≦z かつ x^3+y^3>0 を仮定すると
    x^3+y^3>0 から x^3+y^3+z^3>z^3
    x≦y かつ x^3+y^3>0 から y>0 なので x≦y≦z から xyz≦z^3
    よってx^3+y^3+z^3>xyzとなりx^3+y^3+z^3=xyzを満たさないので、
    x^3+y^3+z^3=xyz かつ x≦y≦z ならば x^3+y^3≦0。

引用返信/返信 [メール受信/OFF]
■53018 / ResNo.2)  Re[2]: 不等式
□投稿者/ 掛け流し 一般人(2回)-(2026/01/13(Tue) 09:01:59)
    らすかく様

    素晴らしい証明有り難うございます。
    直接法で証明しようとしたのですが、中々上手くいかず、質問させて頂き増した。
    今後もよろしくお願いします。
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

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■53012 / 親記事)  正六角柱
□投稿者/ イルカ 一般人(1回)-(2026/01/09(Fri) 12:27:58)
    正六角柱を6色全て使って塗り分ける時、
    隣接する面が異なる色で塗られたものは何通り出来ますか?
    回転して一致するものは1通りと数えることにします。
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

▽[全レス2件(ResNo.1-2 表示)]
■53013 / ResNo.1)  Re[1]: 正六角柱
□投稿者/ らすかる 一般人(12回)-(2026/01/09(Fri) 15:16:05)
    底面2面を同じ色で塗る場合、まずその底面の色の選び方が6通り。
    側面6面を5色で塗るので1色だけ2面に使うことになり、その選び方が5通り。
    そしてその2面の配置は「対面」か「対面でない」の2通りであり、
    対面でないときは残りの4色の配置が4!/2通り、
    対面のときは残りの4色の配置が3!通り
    よって底面2面を同じ色で塗る場合は6×5×(4!/2+3!)=540通り

    底面2面を異なる色で塗る場合、まずその底面の色の選び方は6C2通り。
    側面6面を4色で塗るので1色だけ3面に塗るか2色を2面に塗るかのいずれか。
    1色だけ3面に塗るとき、その色の選び方は4通りで塗り方は1通り、
    残りの色の配置は2通り。
    2色を2面に塗るとき、配置は
    ababxy axabyb abaxby abxaby
    の4通りでそれぞれの配色は
    ababxy と abaxby: それぞれ4!通り
    axabyb と abxaby: それぞれ4!/2通り
    となるので、底面2面を異なる色で塗る場合は
    6C2×(4×2+4!×2+(4!/2)×2)=1200通り

    従って全部で 540+1200=1740通り。

引用返信/返信 [メール受信/OFF]
■53014 / ResNo.2)  Re[2]: 正六角柱
□投稿者/ イルカ 一般人(2回)-(2026/01/09(Fri) 17:53:59)
    有難うございました。
解決済み!
引用返信/返信 [メール受信/OFF]

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■53011 / 親記事)  整数問題
□投稿者/ うま 一般人(1回)-(2026/01/04(Sun) 13:10:41)
    p^6*q^2 + p^3*q^4 + 1 = n^2
    (p,q は素数,n は自然数)
    を満たす解の求め方を教えて下さい.
引用返信/返信 [メール受信/OFF]






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