微分積分例

$lim_{x \to 0} \frac{\sin^{2} (x)}{x^{2}}$

ステップ 1

ロピタルの定理を当てはめます。

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ステップ 1.1

分子と分母の極限値を求めます。

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ステップ 1.1.1

分子と分母の極限値をとります。

$\frac{lim_{x \to 0} \sin^{2} (x)}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.2

分子の極限値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1.2.1

極限を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1.2.1.1

極限べき乗則を利用して、指数 $2$ を $\sin^{2} (x)$ から極限値外側に移動させます。

$\frac{{(lim_{x \to 0} \sin (x))}^{2}}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.2.1.2

正弦が連続なので、極限を三角関数の中に移動させます。

$\frac{\sin^{2} (lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.2.2

$x$ を $0$ に代入し、 $x$ の極限値を求めます。

$\frac{\sin^{2} (0)}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.2.3

答えを簡約します。

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ステップ 1.1.2.3.1

$\sin (0)$ の厳密値は $0$ です。

$\frac{0^{2}}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.2.3.2

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$\frac{0}{lim_{x \to 0} x^{2}}$

ステップ 1.1.3

分母の極限値を求めます。

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ステップ 1.1.3.1

極限べき乗則を利用して、指数 $2$ を $x^{2}$ から極限値外側に移動させます。

$\frac{0}{{(lim_{x \to 0} x)}^{2}}$

ステップ 1.1.3.2

$x$ を $0$ に代入し、 $x$ の極限値を求めます。

$\frac{0}{0^{2}}$

ステップ 1.1.3.3

$0$ を正数乗し、 $0$ を得ます。

$\frac{0}{0}$

ステップ 1.1.3.4

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

未定義

$\frac{0}{0}$

ステップ 1.1.4

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

未定義

$\frac{0}{0}$

ステップ 1.2

$\frac{0}{0}$ は不定形があるので、ロピタルの定理を当てはめます。ロピタルの定理は、関数の商の極限は微分係数の商の極限に等しいとしています。

$lim_{x \to 0} \frac{\sin^{2} (x)}{x^{2}} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin^{2} (x)]}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3

分子と分母の微分係数を求めます。

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ステップ 1.3.1

分母と分子を微分します。

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin^{2} (x)]}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.2

$f (x) = x^{2}$ および $g (x) = \sin (x)$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 1.3.2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $\sin (x)$ とします。

$lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [u^{2}] \frac{d}{d x} [\sin (x)]}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.2.2

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d u} [u^{n}]$ は $n u^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$lim_{x \to 0} \frac{2 u \frac{d}{d x} [\sin (x)]}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.2.3

$u$ のすべての発生を $\sin (x)$ で置き換えます。

$lim_{x \to 0} \frac{2 \sin (x) \frac{d}{d x} [\sin (x)]}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.3

$x$ に関する $\sin (x)$ の微分係数は $\cos (x)$ です。

$lim_{x \to 0} \frac{2 \sin (x) \cos (x)}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.4

簡約します。

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ステップ 1.3.4.1

$2 \sin (x) \cos (x)$ の因数を並べ替えます。

$lim_{x \to 0} \frac{2 \cos (x) \sin (x)}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.4.2

$2 \cos (x)$ と $\sin (x)$ を並べ替えます。

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (x) (2 \cos (x))}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.4.3

$\sin (x)$ と $2$ を並べ替えます。

$lim_{x \to 0} \frac{2 \cdot \sin (x) \cos (x)}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.4.4

正弦2倍角の公式を当てはめます。

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (2 x)}{\frac{d}{d x} [x^{2}]}$

ステップ 1.3.5

$n = 2$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (2 x)}{2 x}$

ステップ 2

$\frac{1}{2}$ の項は $x$ に対して一定なので、極限の外に移動させます。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\sin (2 x)}{x}$

ステップ 3

ロピタルの定理を当てはめます。

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ステップ 3.1

分子と分母の極限値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.1

分子と分母の極限値をとります。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{lim_{x \to 0} \sin (2 x)}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.2

分子の極限値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.2.1

極限を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.2.1.1

正弦が連続なので、極限を三角関数の中に移動させます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (lim_{x \to 0} 2 x)}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.2.1.2

$2$ の項は $x$ に対して一定なので、極限の外に移動させます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (2 lim_{x \to 0} x)}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.2.2

$x$ を $0$ に代入し、 $x$ の極限値を求めます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (2 \cdot 0)}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.2.3

答えを簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.1.2.3.1

$2$ に $0$ をかけます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{\sin (0)}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.2.3.2

$\sin (0)$ の厳密値は $0$ です。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{lim_{x \to 0} x}$

ステップ 3.1.3

$x$ を $0$ に代入し、 $x$ の極限値を求めます。

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

ステップ 3.1.4

$0$ による除算を含む式です。式は未定義です。

未定義

$\frac{1}{2} \cdot \frac{0}{0}$

ステップ 3.2

$\frac{0}{0}$ は不定形があるので、ロピタルの定理を当てはめます。ロピタルの定理は、関数の商の極限は微分係数の商の極限に等しいとしています。

$lim_{x \to 0} \frac{\sin (2 x)}{x} = lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin (2 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3

分子と分母の微分係数を求めます。

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ステップ 3.3.1

分母と分子を微分します。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d x} [\sin (2 x)]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.2

$f (x) = \sin (x)$ および $g (x) = 2 x$ のとき、 $\frac{d}{d x} [f (g (x))]$ は $f' (g (x)) g' (x)$ であるという連鎖律を使って微分します。

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ステップ 3.3.2.1

連鎖律を当てはめるために、 $u$ を $2 x$ とします。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\frac{d}{d u} [\sin (u)] \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.2.2

$u$ に関する $\sin (u)$ の微分係数は $\cos (u)$ です。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\cos (u) \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.2.3

$u$ のすべての発生を $2 x$ で置き換えます。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\cos (2 x) \frac{d}{d x} [2 x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.3

$2$ は $x$ に対して定数なので、 $x$ に対する $2 x$ の微分係数は $2 \frac{d}{d x} [x]$ です。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\cos (2 x) \cdot 2 \frac{d}{d x} [x]}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.4

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\cos (2 x) \cdot 2 \cdot 1}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.5

$2$ に $1$ をかけます。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{\cos (2 x) \cdot 2}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.6

$2$ を $\cos (2 x)$ の左に移動させます。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{2 \cdot \cos (2 x)}{\frac{d}{d x} [x]}$

ステップ 3.3.7

$n = 1$ のとき、 $\frac{d}{d x} [x^{n}]$ は $n x^{n - 1}$ であるというべき乗則を使って微分します。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} \frac{2 \cos (2 x)}{1}$

ステップ 3.4

$2 \cos (2 x)$ を $1$ で割ります。

$\frac{1}{2} lim_{x \to 0} 2 \cos (2 x)$

ステップ 4

極限を求めます。

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ステップ 4.1

$2$ の項は $x$ に対して一定なので、極限の外に移動させます。

$\frac{1}{2} \cdot 2 lim_{x \to 0} \cos (2 x)$

ステップ 4.2

余弦が連続なので、極限を三角関数の中に移動させます。

$\frac{1}{2} \cdot 2 \cos (lim_{x \to 0} 2 x)$

ステップ 4.3

$2$ の項は $x$ に対して一定なので、極限の外に移動させます。

$\frac{1}{2} \cdot 2 \cos (2 lim_{x \to 0} x)$

ステップ 5

$x$ を $0$ に代入し、 $x$ の極限値を求めます。

$\frac{1}{2} \cdot 2 \cos (2 \cdot 0)$

ステップ 6

答えを簡約します。

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ステップ 6.1

$2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 6.1.1

共通因数を約分します。

$\frac{1}{2} \cdot 2 \cos (2 \cdot 0)$

ステップ 6.1.2

式を書き換えます。

$1 \cos (2 \cdot 0)$

ステップ 6.2

$\cos (2 \cdot 0)$ に $1$ をかけます。

$\cos (2 \cdot 0)$

ステップ 6.3

$2$ に $0$ をかけます。

$\cos (0)$

ステップ 6.4

$\cos (0)$ の厳密値は $1$ です。

$1$

微分積分 例

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