高校数学 公式・解法ノート
差がつく

関数の連続性

着眼点x=a で連続 ⇔ 「左側極限 = 右側極限 = f(a)」。つなぎ目ごとに3つの値をそろえる条件を立てる。

\lim_{x\to a}f(x)=f(a)多項式・分数関数(定義域内)・三角・指数・対数関数は定義域で連続。
例題
1
f(x)=\dfrac{x^2-1}{x-1}\ (x\ne1)、f(1)=a が x=1 で連続となる a を求めよ。
解答
x\ne1 で f(x)=x+1 なので \displaystyle\lim_{x\to1}f(x)=2。連続の条件は f(1)=2。答え a=2
2
f(x)=\displaystyle\lim_{n\to\infty}\frac{x^{2n+1}+ax+b}{x^{2n}+1} がすべての実数 x で連続となる a,b を求めよ。
解答
|x|<1:x^{2n}\to0 より f(x)=ax+b
|x|>1:x^{2n} で割ると \dfrac{x+\frac{ax+b}{x^{2n}}}{1+\frac1{x^{2n}}}\to x
x=1:f(1)=\dfrac{1+a+b}{2}、x=-1:f(-1)=\dfrac{-1-a+b}{2}
x=1 で連続:a+b=1=\dfrac{1+a+b}{2} → a+b=1
x=-1 で連続:-a+b=-1=\dfrac{-1-a+b}{2} → -a+b=-1
答え a=1,\ b=0(このとき f(x)=x となり確かに連続)
注意|x|=1 のときは x^{2n}=1 なので、|x|<1・|x|>1 の式に入れず別に計算する。

「極限」の項目

  1. 不定形 ∞/∞・∞-∞ の崩し方必須
  2. rⁿ の極限と場合分け必須
  3. はさみうちの原理必須
  4. 漸化式で決まる数列の極限差がつく
  5. 無限等比級数必須
  6. 部分和を求めてから極限(部分分数分解)必須
  7. 級数のかっこの付け外し・項の並べ替え不要
  8. 関数の極限:0/0 と x→-∞必須
  9. 極限値から係数を決める差がつく
  10. limₓ→₀(sin x)/x=1必須
  11. e に関する極限必須
  12. 片側極限と「極限が存在しない」差がつく
  13. 関数の連続性差がつく
  14. 中間値の定理差がつく
  15. ε-N 論法による極限の定義不要

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