ガウス記号・場合分け関数の連続性(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: ガウス記号・場合分け関数の連続性(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
次の関数 $f(x)$ は,指定された点で連続であるか調べよ.ただし,$[x]$ は $x$ を超えない最大の整数を表す.
\begin{enumerate}
\item[(1)] $f(x)=\begin{cases}\dfrac{x^2-1}{x-1} & (x\neq 1)\\ 2 & (x=1)\end{cases}$ \quad ($x=1$)
\item[(2)] $f(x)=[x]$ \quad ($x=1$)
\item[(3)] $f(x)=\begin{cases}x\sin\dfrac{1}{x} & (x\neq 0)\\ 0 & (x=0)\end{cases}$ \quad ($x=0$)
\end{enumerate}
$f(x)$ が $x=a$ で連続であるとは,$\displaystyle\lim_{x\to a}f(x)=f(a)$ が成り立つことである.
(1) $x\neq 1$ のとき $f(x)=x+1$ であるから $\displaystyle\lim_{x\to 1}f(x)=2=f(1)$.よって連続である.
(2) $1\leqq x<2$ のとき $[x]=1$,$0\leqq x<1$ のとき $[x]=0$ であるから,$\displaystyle\lim_{x\to 1+0}[x]=1$,$\displaystyle\lim_{x\to 1-0}[x]=0$ であり,$\displaystyle\lim_{x\to 1}f(x)$ は存在しない.よって不連続である.
(3) $x\neq 0$ のとき $\left|\sin\dfrac{1}{x}\right|\leqq 1$ であるから $0\leqq\left|x\sin\dfrac{1}{x}\right|\leqq|x|$
$\displaystyle\lim_{x\to 0}|x|=0$ であるから,はさみうちの原理により $\displaystyle\lim_{x\to 0}\left|x\sin\dfrac{1}{x}\right|=0$
ゆえに $\displaystyle\lim_{x\to 0}f(x)=0=f(0)$.よって連続である.
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