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f’(x)=+0or-0?

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\begin{align}\displaystyle f’(x) &= \log\Big(\frac{x}{x+1}\Big)+\frac{1}{x+1} \\ &= \log\Big(1-\frac{1}{x+1}\Big)+\frac{1}{x+1} \end{align}
$\displaystyle\frac{1}{x+1}=t$とおけば

$f’(x)=\log(1-t)+t\quad\big(=g(t)\text{とおく}\big)$

$\displaystyle \lim_{x\to\infty}\frac{1}{x+1}=+0$より$x\to\infty$$t\to +0$

$\displaystyle \lim_{x\to\infty} f’(x) = \lim_{t\to +0} g(t)$ であり

$\log(1+x)$の級数展開

$-1 \lt x \lt 1$なる$x$に対して
\begin{align}\displaystyle \log(1+x) &= x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}-\frac{x^4}{4}\cdots\\ &=\sum_{n=1}^{\infty} (-1)^{n+1}\frac{x^n}{n} \end{align}

この公式を用いれば
\begin{align}\displaystyle \lim_{x\to\infty} f’(x) &= \lim_{t\to +0} g(t) \\ &=\lim_{t\to +0} -t-\frac{t^2}{2}-\frac{t^3}{3}-\cdots +t \\ &=\lim_{t\to +0} -\Big(\frac{t^2}{2}+\frac{t^3}{3}+\cdots\Big) \\ &=-0 \end{align}

よって$\displaystyle \lim_{x\to\infty} f’(x)=-0$

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更新日:89

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Yorororor

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