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Calculus · real student question

x が正の無限大に近づくときの x の 2 乗 − 4 の極限を求めよ。

Question

次の極限を求めよ。

lim⁡x→∞(x2−4)\lim_{x\to\infty}\left(x^2-4\right)

Step-by-step solution

  1. 2 つの項を比べる。 xx が大きくなるにつれ x2x^2 は限りなく増大するが、−4-4 は決して変わらない。和においては最高次の項がやがて支配するので、この極限は x2x^2 だけで決まる。

  2. 支配的な項を評価する。 x→∞x\to\infty ならば x2→+∞x^2\to+\infty である(大きな正の数を 2 乗すればさらに大きくなる)。

  3. 定数を引く。 限りなく大きくなる量から固定された 44 を取り去っても、やはり限りなく大きいままである。

    x2−4→+∞x^2-4\to+\infty

    この平行移動はグラフを 44 だけ下げるだけで、増大に上限を与えることはできない。

  4. 数値で確認する。 x=10x=10 では 9696、x=100x=100 では 99969996、x=1000x=1000 では 999996999996 である。xx が 10 倍になるたびに出力はおよそ 100100 倍になる。

  5. 答えの意味を正確に述べる。 我々は

    lim⁡x→∞(x2−4)=+∞\lim_{x\to\infty}(x^2-4)=+\infty

    と書くが、+∞+\infty は数ではない。正しい言い方は「極限は有限の値としては存在しない」であり、関数は +∞+\infty に発散する、である。なお 2 乗すると符号が消えるので lim⁡x→−∞(x2−4)=+∞\lim_{x\to-\infty}(x^2-4)=+\infty でもある。

Answer

lim⁡x→∞(x2−4)=+∞\lim_{x\to\infty}\left(x^2-4\right)=+\infty

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