Math Gym

はさみうちを利用した三角関数の極限の計算問題

sinやcosの有界性を利用し、はさみうちの原理で極限を求める

この単元のポイント

公式と考え方

−1≦sin⁡x≦1-1\leqq\sin x\leqq 1,−1≦cos⁡x≦1-1\leqq\cos x\leqq 1 を利用して,はさみうちの原理で,三角関数を含む極限を求めます。

  • はさみうちの原理:g(x)≦f(x)≦h(x)g(x)\leqq f(x)\leqq h(x) で,gg と hh が同じ値 α\alpha に収束するなら,ff も α\alpha に収束します。
  • ∣sin⁡x∣≦1|\sin x|\leqq 1 を使って,∣sin⁡xx∣≦1∣x∣\left|\dfrac{\sin x}{x}\right|\leqq\dfrac{1}{|x|} のように,上下をおさえます。
  • x→0x\to 0 で xsin⁡1x→0x\sin\dfrac{1}{x}\to 0 のように,有界な関数に,0に近づく関数をかけた形にも使えます。
例題と解き方

lim⁡x→∞cos⁡xx2+1\lim_{x\to\infty}\dfrac{\cos x}{x^2+1} を求めなさい。

  1. −1≦cos⁡x≦1-1\leqq\cos x\leqq 1 なので,−1x2+1≦cos⁡xx2+1≦1x2+1-\dfrac{1}{x^2+1}\leqq\dfrac{\cos x}{x^2+1}\leqq\dfrac{1}{x^2+1} です。
  2. 両端が0に収束するので,00 です。
よくある間違い
  • sin⁡x\sin x に極限があるかのように,代入して計算してしまう。
  • 両端が同じ値に収束することを,確かめずに結論を出す。

同じ章のほかの単元