calculus

ロピタルの定理

ロピタルの定理は、0/0 または ∞/∞ の形の不定形の極限を、導関数の比の極限に置き換えることで解決する。

ロピタルの定理は、lim⁡x→af(x)g(x)\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} が不定形 00\frac{0}{0} または ∞∞\frac{\infty}{\infty} であるとき、

lim⁡x→af(x)g(x)=lim⁡x→af′(x)g′(x)\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)}

が成り立つことを述べる(ただし右辺の極限が存在する、または ±∞\pm\infty である場合)。

この定理はその2つの不定形にのみ適用できる。その他の不定形(0⋅∞0 \cdot \infty、∞−∞\infty - \infty、1∞1^\infty、000^0、∞0\infty^0)は、まず 00\frac{0}{0} または ∞∞\frac{\infty}{\infty} の形に書き換える必要がある。

新しい極限がまだ不定形であれば、定理を繰り返し適用する必要がある。これにより、そのままでは難しい極限が劇的に簡単になることが多い。例:lim⁡x→0sin⁡xx=lim⁡x→0cos⁡x1=1\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\cos x}{1} = 1。

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