定理証明済み
ロピタルの定理
内容
f,g が a の近くで(a 自身を除き)微分可能で、その近くで g′(x)=0 であり、limx→af(x)=limx→ag(x)=0 であるか、または両方が ±∞ に発散するとする。limx→ag′(x)f′(x) が存在する(あるいは ±∞ である)ならば、limx→ag(x)f(x)=limx→ag′(x)f′(x) が成り立つ。
なぜ正しいのか?
2つの量がともに0に縮んでいく「0/0」の引き分けのような状況では、その大きさではなく、消えていく際の相対的な速さこそが比の極限を決める——(導関数で測って)「より速く」縮む方が支配的になる。
証明の概略
(0/0 の場合)f(a)=g(a)=0 とおいて f,g を拡張し、両者を a で連続にする。x が a に近いとき、a と x の間の区間で f,g にコーシーの平均値定理を適用すると、a と x の間のある ξ に対して g(x)−g(a)f(x)−f(a)=g′(ξ)f′(ξ) となる。x→a のとき ξ→a でもあるから、g(x)f(x)=g′(ξ)f′(ξ)→limt→ag′(t)f′(t) となる。∞/∞ の場合も、より繊細だが同様の評価から従う。
ステップごとの証明
この定理のステップごとの証明はまだありません。