数学
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解決済み

二枚目の赤いラインの部分がよくわからないです。
前半部分、後半部分、共に式で説明してほしいです。

加えて、写真の枚数制限により付け加えられませんでしたが、別の証明との違いというか、この証明のように全てのパターンに対応しているのかについて教えて欲しいです。

おそらく画像は回答に対してのコメントで付け加えられると思います。よろしくお願いします。

3定理のパリェーション 3 3 定理のバリエーション ロビタルの定理 1 には、 色んな細かいバリエーションがある。 それをこの節で紹介する まずは、定理1 の条件 1 のcと区間に関するもので、/をリーニ[a.の、またはリー(c紀 として、二限を hm 、または hmm の上凍限たするペリエーションがある。 きらに、q= co、またはョニーo とし、7はリー(K、so)、またはブー (ciK) の ような半無限区間とし、の条件 3 を jmm 7(z) = Hm 、 または Hm 7 _Him_9<) = 0 とし、血限を jmm 、または hm とするバリエーションがある。 れらに対しても、ロビタルの定理の結果はそのまま成り立つこ のようなょの収束先 (c) の変更が 5 通りある。 が知られているが また、不定肥が 1 でなく の場合のパリエーションもある。つまり、条件3 を 由 Bm gc などとした場合であるが、この場合もロビタルの 定理が成立することが知られているが、この任限の oc は ac に置き換えることもで きるので、それだけで 』 通りあり、上と同様の r の取束先の変更も考えるとそれがそ れぞれ 4 通りある (この場合は lin は考えず、通当片側税限を扱う) ので、全部で 16 通りあることになる。 でで21 通りのバリエーションがある なるが、さらに、(1) の 8が、有限 な値ではなく、oo か oo の場合でも定理が成り立つことが知られている。すなわち、 「太ニーo ならば 。 も oo となる」といった形である。よって、これらを上の 21 通りすべてに適用すれば、合計で G3 通りのバリエーションがあることになる。 もう 一度、分類を昧理してみる。すべてのパターンを (ヵ.4.7) のような記号で表現す る。各成分の意味は以下の通り。 ・の は、テの取束先に関するペリエー 通り ョン。 4(有際).g+0.40. oe oo の5 <9 は、 珍がる か かのバリェーション。 070.e/r ae/or eo/(ー) (-c)/(-c) の 5 通り (通常は、後者 4つをまとめて と呼ぶり。 ・7 はおに関するバリエーション。8 (有限).cc. -o の3通り。 の場合は、通常ヵニを外して考えるので、全部で5x5x3-4xlx3 =
0.の の得人なの近あは、/(r 9(。) はナー (いり で二了、 かつ和で em @ まな. こりまき、 人EOr>0EMLで、e<ャ1なすべてのァにしで 際-和 ままうな4っ. erーy<m14まなが人EBのェャにで、コー とーのBMWのYWE和するま、ちをPじ<ア< が人し fm の -直義-。 ゅ ト隊4 上 よことは間ビでちち 人間はを、4にして間えばッーaト2に まする) ま還ET3。このに時し。 6) をAE、 =こと < We) でちちすそ でのFLて ーーーニーーーーー- | 。。 9 | bu まな6ようなっ029MC2。 きらに、 なまり人かまくするにをで1で 2まRELてSN っcrcersのを7は のEE) KSので。 ロー7OE) dy 直り/g) にきいとなな SPP 7 7ey 。 7 。!にem 0 10の の Sr (0 ににの人みのりをちりる 9のみなくま | 1ーeyg| eg DIg/OがGlyoll W 1 gmleo+ まい の トト Co]a間CIME3】olklMFoibikei eoまり EK| 。。8 。 EnlM が のより ey に敵次 eZ geyeell 。 myeol tiewyegl 1の 回 se W -4 EPCSTIOIDY3N ーーーーーーー一
7証明その4 9 となるが、(⑦) より、 ー7%| 。」- 9|。」 1 9 ee)| 。」」。 8 トト となるので、(⑱) より 0 ューge0/9の| 92 g 27) 1ュー7(ゆ)/7(7)| 12 となる。一方、 ⑦) より、 1ュー 9(w)/9(?) -7w)/7G) 。了 回 (ey/9)| 。 (ey/7G)|+ lee)/gG| 7⑯)/7) 172 < 4 GO となるので、結局 (⑨). (10) より、 <6+ 4 となることになる。テはc<ァ<o二りの任意の値、< は任意の値でちったので、これ を意味する。これで、(q 0.So/(-oo).9) の場合のロビタルの定理が証明で 上の証明からわかる通り、これはgcc/ocr 一oc/oc oo/(ーoc) の場合でも全くこ のまま通用するし、またヵニq+0 はpニqー0) に簡単に慎き換えることができ、き らにヵー ocカニーco に関する証明に変えることも、』 節の証明を 5 節で書き換えた 方法を用いれば可能になる。 これで、r ニー の場合の、g の 0/0 以外の 』 通りの場合で、ぁ=q以外の 』 通り、す なわち合計 16 通りの証明が終わる。
ロピタルの定理

回答

✨ ベストアンサー ✨

とりあえず追加の画像をどうぞ

リオ

こちらです、よろしくお願いします。

リオ

どうでしょうか、わかりそうですか?

gößt

分かりそうな気がします。内容が重たそうだったので後回しにしてました、すみません

<2枚目前半>
(5)の lim[x→a+0]f(x)=∞ より、
∀M∈ℝ, ∃η>0 s.t. ∀x∈(a,a+η), f(x)>M
が言えます。特にここでは、M=|f(y₀)|/ε に対してこれを適用することで、
a<x<a+η ⇒ f(x)>|f(y₀)|/ε i.e. |f(y₀)/f(x)|<ε
を満たす η>0 が取れます
ηは必要に応じて小さくすることで η<y₀-a とできます。具体的には、例えば上で取ったηに対して
η'=min{η, (y₀-a)/2}
のようにη'を取ればη'がηの代わりに条件を満たします

<2枚目後半>
この部分は証明の見通しをよくするために感覚的な説明を付け加えたものなので、証明の上では瑣末な部分というかあまりこだわらなくてもいい所だとは思います。今はご質問されていますのできちんと説明しますが
ところで、分からないというのは感覚的にピンとこないという意味なのか、感覚的には分かるが数式でどのように表現できるか分からないという意味なのか、どちらでしょうか?それによって説明を変えようと思います

3つめの質問内容についてはまた読んでからお返事しむす

リオ

二枚目の後半に関して、
感覚的には理解していますが、数式での表現が分からない状態です。

前半に関して、
まだしっかり全てを把握できていないので、全てを自分なりに解釈した後に質問するかもしれないです。

よろしくお願いします。

リオ

前半部分、恐らく理解でしたと思います。

加えて申し訳ないのですが、前半と後半の間にある ε>1/2 としてよい。と言うところがよく分からなくなってしまいました。

gößt

<2枚目後半>
要点は赤線以降の説明に含まれています。質問画像の説明は元の命題の証明をゴールとして書かれていますが、これを赤線の部分がゴールとなるように読み換えてやればいいです
{f(x)-f(y₀)}/{g(x)-g(y₀)}
={f(x)/g(x)}×{1-f(y₀)/f(x)}/{1-g(y₀)/g(x)}
であり、ε<1 ならば
|{1-f(y₀)/f(x)} / {1-g(y₀)/g(x)}|
=|1-f(y₀)/f(x)| / |1-g(y₀)/g(x)|
≦ {1+|f(y₀)/f(x)|} / {1-|g(y₀)/g(x)|}
≦ (1+ε)/(1-ε)
なので f(x)-f(y₀)}/{g(x)-g(y₀) は {f(x)/g(x)}×(1+ε)/(1-ε) と -{f(x)/g(x)}×(1+ε)/(1-ε) の間にあります
ε>0 はいくらでも0に近づけることができますから (1+ε)/(1-ε) はいくらでも1に近づけられます。よって {f(x)-f(y₀)}/{g(x)-g(y₀)} はいくらでも f(x)/g(x) に近づけられます

<ε<1/2としてよい理由>
直感的にはεは十分小さい実数を考えているからですが、より正確に議論するなら与えられた任意の正数εに対して ε'=min{1/3,ε} 等と置いて以降の証明を全てε'で論ずればいいです

<追加画像>
後半の式変形に違いがあるものの、それ以外はほぼ同じと見ていいでしょう。質問画像3枚目で述べられている16通りのパターンは追加画像のやり方でも似たような形で示せると思います

リオ

いつもありがとうございます。
理解できました。

最後まで丁寧にありがとうございます。

gößt

いえいえ
分数が多くて読みづらくなってしまいましたが理解できたなら良かったです

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