このサイトはお使いのブラウザでは正常に動作しません。Google Chromeなど、別のブラウザを使用してください。
漸近線の本質理解のために
$x→∞$で関数$y=f(x)$の漸近線$y=ax+b$を求める公式として
$\begin{cases}lim_{x\to \infty}\dfrac{ f(x) }{x}=a \\lim_{x\to \infty}\{f(x)-ax\}=b\end{cases}$ …(*)
がありますが、なぜこれで求められるのかと思いました。
ネットで検索するに(*)が出てきた理由については何となく理解しました。
(以下理解した内容)
まず、
$\lim_{x\to \infty}\{f(x)-(ax+b)\}=0$ …①
は、$x→∞$で、$y=ax+b$が$y=f(x)$の漸近線であることを意味する。
だから、①が成り立てば漸近線が求まる。
①が成り立つ(①の左辺が存在する)ためには,
$\lim_{x\to \infty}\dfrac{ f(x)-(ax+b) }{x}=\lim_{x\to \infty}\{\dfrac{ f(x) }{x}-a-\dfrac{b}{x}\} =0$
となること,すなわち
$lim_{x\to \infty}\dfrac{ f(x) }{x}=a$ …②
が必要 ($\because\lim_{x\to \infty}\dfrac{b}{x}=0$)
さらに,②の下で①が成り立つためには
$\lim_{x\to \infty}\{f(x)-ax-b\}=0$
$\therefore\lim_{x\to \infty}\{f(x)-ax\}=b$ …③
が必要
だから漸近線は②かつ③,すなわち(*)で求まる。
(ここまで理解内容)
しかし、②かつ③はあくまで必要条件であり、①の成立を示すには
十分条件であることをいわねばならないと思いました。
そのためには②かつ③の下で①が成り立つことを示せばよいのですが、
どのように示すかが皆目見当もつきません。
似たような問題(https://examist.jp/mathematics/limit/bunsuusiki-hituyoujyouken/)では、
必要条件の数値を代入することで十分性を確認していますが、
今回の場合、limがついている②や③を①に代入できそうになく手詰まりです。
そこで質問させていただきました。
・②かつ③の下で①が成り立つことの証明(所謂十分性)
及び
・自分の理解の誤り(特に、②の下で~③が必要、の部分は少し自信がないです)
等々ご教授願います。
長くなりましたが、どうぞ宜しくお願いいたします。
※参考にしたサイト
https://www.youtube.com/watch?v=6hSJVy5yZUg
https://www.chart.co.jp/subject/sugaku/suken_tsushin/80/80-6.pdf
(↑$3に記載あり)
https://www.geisya.or.jp/~mwm48961/kou3/zenkin1.htm
※当方東大理系志望の新高3です。
少々難しくても頑張って理解に努めます。