前問の不等式を使って極限・不等式を示す(A)
★★☆☆☆☆☆(章末問題) / 作成者: shonan / 2026/10/26
🔁 類題: 前問の不等式を使って極限・不等式を示す(B) (★★☆☆☆☆☆(章末問題))
問題
\begin{enumerate}
\item[(1)] $x>0$ のとき,$e^x>\dfrac{x^2}{2}$ が成り立つことを示せ.
\item[(2)] (1) を利用して,$\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{x}{e^x}=0$ を示せ.
\end{enumerate}
(1) $f(x)=e^x-\dfrac{x^2}{2}$ とおくと $f'(x)=e^x-x$,$f''(x)=e^x-1$
$x>0$ で $f''(x)>0$ より,$f'(x)$ は $x\geqq 0$ で増加するから,$x>0$ で $f'(x)>f'(0)=1>0$.よって $f(x)$ は $x\geqq 0$ で増加し,$x>0$ で $f(x)>f(0)=1>0$ すなわち $e^x>\dfrac{x^2}{2}$
(2) $x>0$ のとき,(1) より $0<\dfrac{x}{e^x}<\dfrac{x}{\dfrac{x^2}{2}}=\dfrac{2}{x}$
$\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{2}{x}=0$ であるから,はさみうちの原理より $\displaystyle\lim_{x\to\infty}\frac{x}{e^x}=0$
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