Bookmarks    
P値の計算    
比の計算    
行列式    
逆行列    
円の計算    
球の体積    
年齢計算    
日数計算    
曜日計算    
時差計算    
複利計算    
単利計算    
利息計算    
ROIの計算    
IRRの計算    
GDPの計算    
CAGR計算    
BMI計算機    
TDEE計算機    
1RM計算機    
露点温度    
進数変換    
給与換算    
燃費計算    
生コン量    
外壁面積    
   追加
確率・ランダムの計算ツール
2つの独立な事象の確率
2つの独立な事象の確率
2つの事象の確率(逆算)
2つの事象の確率(逆算)
くり返したときの確率
くり返したときの確率
条件付き確率・ベイズの定理
条件付き確率・ベイズの定理
期待値計算機
期待値計算機
二項分布の計算機
二項分布の計算機
順列・組み合わせ
順列・組み合わせ
円順列・じゅず順列
円順列・じゅず順列
重複順列・重複組合せ
重複順列・重複組合せ
乱数ジェネレーター
乱数ジェネレーター
平均・統計の計算ツール
平均計算機
平均計算機
代表値計算機(最頻値ほか)
代表値計算機(最頻値ほか)
標準偏差計算機
標準偏差計算機
四分位数計算機
四分位数計算機
度数分布表 計算機
度数分布表 計算機
相関係数計算機
相関係数計算機
正規分布の確率
正規分布の確率
Zスコアの計算
Zスコアの計算
信頼区間の計算
信頼区間の計算
サンプルサイズの計算
サンプルサイズの計算
標本調査の計算
標本調査の計算
P値の計算
P値の計算
割合・パーセントの計算ツール
割合・パーセントの計算
割合・パーセントの計算
増減率の計算
増減率の計算
パーセント差
パーセント差
誤差率の計算
誤差率の計算
比の計算
比の計算
割引計算機
割引計算機
消費税の計算
消費税の計算
利益率計算機
利益率計算機
速さの計算ツール
速さ計算機
速さ計算機
密度・濃度の計算ツール
密度計算機
密度計算機
モル濃度計算機
モル濃度計算機
分子量・モル質量
分子量・モル質量
物理・電気工学の計算ツール
オームの法則の計算
オームの法則の計算
W・A・V の相互換算
W・A・V の相互換算
抵抗器カラーコードの計算
抵抗器カラーコードの計算
電圧降下の計算
電圧降下の計算
単位の換算の計算ツール
坪・畳・㎡換算
坪・畳・㎡換算
重さの単位換算
重さの単位換算
靴サイズの変換
靴サイズの変換
整数・正負の数の計算ツール
割り算の筆算(商と余り)
割り算の筆算(商と余り)
最小公倍数計算機
最小公倍数計算機
最大公約数
最大公約数
正負の数の計算機
正負の数の計算機
素因数分解
素因数分解
一次不定方程式計算機
一次不定方程式計算機
合同式・余りの計算機
合同式・余りの計算機
約数計算機
約数計算機
ローマ数字変換
ローマ数字変換
分数・小数・端数処理の計算ツール
分数計算機
分数計算機
帯分数計算機
帯分数計算機
約分計算機
約分計算機
分数から小数への変換
分数から小数への変換
小数から分数への変換
小数から分数への変換
四捨五入・切り上げ・切り捨て
四捨五入・切り上げ・切り捨て
方程式・不等式の計算ツール
一次方程式計算機
一次方程式計算機
連立方程式計算機
連立方程式計算機
二次方程式の解の公式
二次方程式の解の公式
絶対値の方程式・不等式
絶対値の方程式・不等式
二次不等式 計算機
二次不等式 計算機
三次方程式計算機
三次方程式計算機
多項式・式の展開の計算ツール
文字式の計算機
文字式の計算機
因数分解計算機
因数分解計算機
式の展開 計算機
式の展開 計算機
多項式の割り算計算機
多項式の割り算計算機
二項定理の計算機
二項定理の計算機
平方根・n乗根の計算ツール
根号の簡約
根号の簡約
分母の有理化
分母の有理化
累乗根の計算
累乗根の計算
指数・対数の計算ツール
べき乗計算機
べき乗計算機
対数計算機
対数計算機
常用対数と桁数
常用対数と桁数
科学的記数法
科学的記数法
科学的記数法の計算
科学的記数法の計算
半減期計算機
半減期計算機
複素数の計算ツール
複素数計算機
複素数計算機
複素数の極形式変換
複素数の極形式変換
ド・モアブルの定理
ド・モアブルの定理
関数・グラフの計算ツール
直線の傾きの計算
直線の傾きの計算
一次関数計算機
一次関数計算機
比例・反比例 計算機
比例・反比例 計算機
二次関数 y=ax² 計算機
二次関数 y=ax² 計算機
2点間の距離の計算
2点間の距離の計算
3D空間の2点間の距離の計算
3D空間の2点間の距離の計算
内分点・外分点の計算
内分点・外分点の計算
点と直線の距離 計算機
点と直線の距離 計算機
緯度経度の距離計算
緯度経度の距離計算
平方完成 計算機
平方完成 計算機
円の方程式 計算機
円の方程式 計算機
二次曲線計算機
二次曲線計算機
極座標と直交座標の変換
極座標と直交座標の変換
微分・積分の計算ツール
極限計算機
極限計算機
導関数計算機
導関数計算機
微分公式の計算機
微分公式の計算機
接線・法線 計算機
接線・法線 計算機
定積分計算機
定積分計算機
不定積分計算機
不定積分計算機
2曲線間の面積
2曲線間の面積
回転体の体積 計算機
回転体の体積 計算機
数列の計算ツール
等差数列の計算
等差数列の計算
等比数列の計算
等比数列の計算
Σ(シグマ)計算機
Σ(シグマ)計算機
フィボナッチ数列の計算
フィボナッチ数列の計算
漸化式計算機
漸化式計算機
ベクトルの計算ツール
ベクトルの計算
ベクトルの計算
外積の計算
外積の計算
行列の計算ツール
行列の計算
行列の計算
行列式
行列式
逆行列
逆行列
平面図形の計算ツール
三角比の計算
三角比の計算
度とラジアンの変換
度とラジアンの変換
三角関数の合成
三角関数の合成
三角形計算機
三角形計算機
三角形の面積計算機
三角形の面積計算機
直角三角形の計算
直角三角形の計算
三平方の定理の計算
三平方の定理の計算
多角形の内角・外角
多角形の内角・外角
相似比・面積比・体積比
相似比・面積比・体積比
平行線と角
平行線と角
長方形の面積
長方形の面積
平行四辺形の面積
平行四辺形の面積
台形の面積
台形の面積
円の計算
円の計算
扇形の面積
扇形の面積
円周角の定理
円周角の定理
楕円の面積
楕円の面積
空間図形の計算ツール
立方体の体積
立方体の体積
立方体の表面積
立方体の表面積
直方体の体積
直方体の体積
直方体の表面積
直方体の表面積
円柱の体積
円柱の体積
円柱の表面積
円柱の表面積
球の体積
球の体積
球の表面積
球の表面積
球欠(球冠)の体積
球欠(球冠)の体積
球冠の表面積
球冠の表面積
楕円体の体積
楕円体の体積
楕円体の表面積
楕円体の表面積
四角錐の体積
四角錐の体積
四角錐の表面積
四角錐の表面積
円錐の体積
円錐の体積
円錐の表面積
円錐の表面積
円錐台の体積
円錐台の体積
円錐台の表面積
円錐台の表面積
パイプ(管)の体積
パイプ(管)の体積
カプセル形の体積
カプセル形の体積
カプセルの表面積
カプセルの表面積
日付・時間の計算ツール
年齢計算
年齢計算
日数計算
日数計算
○日後・○日前の日付
○日後・○日前の日付
○時間後・○時間前の日時
○時間後・○時間前の日時
曜日計算
曜日計算
時間の足し算・引き算
時間の足し算・引き算
時差計算
時差計算
勤務時間計算
勤務時間計算
時間差の計算
時間差の計算
タイムカード計算
タイムカード計算
金融・経済の計算ツール
複利計算
複利計算
単利計算
単利計算
利息計算
利息計算
ファイナンス計算機
ファイナンス計算機
現在価値の計算
現在価値の計算
将来価値の計算
将来価値の計算
ROIの計算
ROIの計算
IRRの計算
IRRの計算
回収期間の計算
回収期間の計算
平均リターンの計算
平均リターンの計算
GDPの計算
GDPの計算
Webマーケ・広告指標の計算ツール
クリック率(CTR)の計算
クリック率(CTR)の計算
コンバージョン率(CVR)の計算
コンバージョン率(CVR)の計算
CPC・CPM・CPA計算機
CPC・CPM・CPA計算機
ROAS(広告費用対効果)の計算
ROAS(広告費用対効果)の計算
損益分岐CPA・許容CPA計算機
損益分岐CPA・許容CPA計算機
顧客生涯価値(LTV)の計算
顧客生涯価値(LTV)の計算
顧客獲得コスト(CAC)とLTV/CAC比
顧客獲得コスト(CAC)とLTV/CAC比
チャーン率(解約率)と平均継続期間
チャーン率(解約率)と平均継続期間
A/Bテストの有意差判定
A/Bテストの有意差判定
A/Bテストの必要サンプル数
A/Bテストの必要サンプル数
検索順位別CTRからの想定流入数
検索順位別CTRからの想定流入数
損益分岐点計算機
損益分岐点計算機
値入率・掛率換算
値入率・掛率換算
CAGR計算
CAGR計算
健康・フィットネスの計算ツール
BMI計算機
BMI計算機
睡眠サイクル計算
睡眠サイクル計算
カロリー計算機
カロリー計算機
基礎代謝量計算機
基礎代謝量計算機
TDEE計算機
TDEE計算機
理想体重計算機
理想体重計算機
体脂肪率計算機
体脂肪率計算機
除脂肪体重計算機
除脂肪体重計算機
消費カロリー計算機
消費カロリー計算機
たんぱく質摂取量計算機
たんぱく質摂取量計算機
PFCバランス計算機
PFCバランス計算機
炭水化物摂取量計算機
炭水化物摂取量計算機
脂質摂取量計算機
脂質摂取量計算機
子供の身長予測
子供の身長予測
スポーツの計算ツール
ゴルフハンディキャップ
ゴルフハンディキャップ
ペース計算機
ペース計算機
1RM計算機
1RM計算機
目標心拍数計算機
目標心拍数計算機
気象の計算ツール
ヒートインデックス
ヒートインデックス
ウインドチル
ウインドチル
露点温度
露点温度
コンピュータの計算ツール
進数変換
進数変換
IPサブネット計算機
IPサブネット計算機
帯域幅・ダウンロード時間の計算機
帯域幅・ダウンロード時間の計算機
家計・光熱費の計算ツール
電気代計算
電気代計算
kWh→電気代・逆算
kWh→電気代・逆算
年間消費電力量→電気代
年間消費電力量→電気代
エアコン畳数・能力
エアコン畳数・能力
エアコンの電気代計算
エアコンの電気代計算
暖房の電気代比較
暖房の電気代比較
ガスと電気の光熱費比較
ガスと電気の光熱費比較
LED交換の節約額
LED交換の節約額
給与換算
給与換算
家計収支の計算
家計収支の計算
自動車の計算ツール
ガソリン代計算
ガソリン代計算
EV充電コスト
EV充電コスト
EVとガソリン車の燃料費比較
EVとガソリン車の燃料費比較
燃費計算
燃費計算
タイヤサイズ計算
タイヤサイズ計算
太陽光発電・蓄電池の計算ツール
太陽光発電の発電量
太陽光発電の発電量
太陽光パネルの枚数と面積
太陽光パネルの枚数と面積
太陽光発電の回収年数
太陽光発電の回収年数
蓄電池の必要容量と持ち時間
蓄電池の必要容量と持ち時間
住まい・DIYの計算ツール
タイル枚数
タイル枚数
階段の寸法
階段の寸法
生コン量
生コン量
壁・天井・床の面積
壁・天井・床の面積
壁紙の必要量
壁紙の必要量
塗料の必要量
塗料の必要量
フローリング枚数
フローリング枚数
外壁面積
外壁面積
砂利の必要量
砂利の必要量
モルタルの配合
モルタルの配合
勾配の計算
勾配の計算
木材の取り数
木材の取り数
建ぺい率・容積率
建ぺい率・容積率
クッションフロア必要量
クッションフロア必要量
畳の枚数と広さ
畳の枚数と広さ
断熱材の必要量
断熱材の必要量
カーテンのサイズ
カーテンのサイズ
テレビのサイズと視聴距離
テレビのサイズと視聴距離
土・培養土の必要量
土・培養土の必要量
芝生の必要枚数
芝生の必要枚数
ブロック塀の個数
ブロック塀の個数
レンガの必要枚数
レンガの必要枚数
ウッドデッキの材料
ウッドデッキの材料
スロープの必要長さ
スロープの必要長さ
ネジの下穴径と長さ
ネジの下穴径と長さ
容積と必要換気量
容積と必要換気量
塗料の希釈計算
塗料の希釈計算
巾木・廻り縁の長さ
巾木・廻り縁の長さ
ブラインドの採寸
ブラインドの採寸
額縁の取り付け高さと配置
額縁の取り付け高さと配置
排水勾配と高低差
排水勾配と高低差
ビス・釘の必要本数
ビス・釘の必要本数
木材の材積(m³・才)
木材の材積(m³・才)
フェンスの本数
フェンスの本数
木材の収縮量(含水率変化)
木材の収縮量(含水率変化)
接着剤・コーキングの必要量
接着剤・コーキングの必要量
部屋の熱損失の目安
部屋の熱損失の目安
家具の搬入可否
家具の搬入可否
引越しのダンボール枚数
引越しのダンボール枚数
収納・棚の容量
収納・棚の容量
板取り計算
板取り計算
棚板のたわみと耐荷重
棚板のたわみと耐荷重

極限計算機(lim:関数・数列の極限を途中式付きで計算)

極限の種類(x → a・x → ±∞・n → ∞)と、分子・分母の多項式の次数・係数を入力してください。下の数式は入力欄と連動していて、数字の部分を直接書き換えても計算できます。

数値は半角で入力してください。小数・負の数・3/4 のような分数が使えます。x が付く項の係数の空欄は 1(x² は 1x² の意味)、定数項の空欄は 0 として扱います。使わない項には 0 を入力してください。分母の次数を「0次」・係数を 1 にすると、多項式の極限も計算できます。
計算結果・グラフ
左の入力欄に極限の種類と係数を入れて「計算する」を押すと、ここに結果とグラフが表示されます。

このページでできること

  • 多項式や \(\dfrac{x^{2}-4}{x-2}\) のような分数の形の式(分子・分母が多項式)の極限 \(\displaystyle\lim_{x \to a} f(x)\) を、係数を入れるだけでその場で計算できます
  • 近づけ方は \(x \to a\)(有限の値)・\(x \to \infty\)・\(x \to -\infty\)・\(n \to \infty\)(数列の極限)の4種類から選べます
  • 代入すると \(\dfrac{0}{0}\) になる不定形は、因数分解して約分する途中式付きで求めます。答えは約分済みの分数(厳密値)と小数の両方で表示します
  • 極限が \(\infty\)・\(-\infty\) になる場合や、右極限と左極限が食い違って「極限なし」になる場合も、理由付きで判定します
  • 計算機には手書きと同じ形の \(\lim\) の式が表示され、数字の部分を直接書き換えて計算することもできます
  • 式のやさしい解説・Excel/Googleスプレッドシート/Python用のコピペ数式・計算ドリル(演習問題)もこのページにまとまっています
対象は分子・分母が多項式の式(分数関数・有理関数)です。\(\sin x\)・\(\log x\)・\(\sqrt{x}\)・\(e^{x}\) などを含む式の極限(\(\dfrac{\sin x}{x}\) など)や、はさみうちの原理には対応していません。三角関数・指数関数・対数関数の微分は「導関数計算機」をご利用ください。

この計算は何の役に立つ?

瞬間の速さを求める(微分の考え方の土台)

車のスピードメーターが示す「時速60km」は、「ごく短い時間の平均の速さ」の時間幅を限りなく \(0\) に近づけた極限です。例えば落下する物体が落ち始めてから \(t\) 秒間に落ちる距離は約 \(4.9t^{2}\) m で、\(1\) 秒後から \(h\) 秒間の平均の速さ \(\dfrac{4.9(1+h)^{2}-4.9}{h}\) は、\(h \to 0\) でそのまま代入すると \(\dfrac{0}{0}\) の不定形になります。約分すると \(9.8 + 4.9h\) となり、極限は秒速 \(9.8\) m——これが「\(1\) 秒後の瞬間の速さ」です。
微分はこの「\(\dfrac{0}{0}\) の極限」を一般の関数に広げたもので、極限は微分・積分の土台になっています。

大量に作ると1個あたりの費用はどこに落ち着くか(平均費用)

初期費用(設備・金型など)が500万円、1個あたりの材料費が200円の製品を \(x\) 個作ると、1個あたりの費用は \(\dfrac{5000000 + 200x}{x} = 200 + \dfrac{5000000}{x}\) 円です。\(x \to \infty\) の極限はちょうど200円で、たくさん作るほど初期費用の影響が薄まり、1個あたりの費用は材料費に限りなく近づきます。
「分子・分母の次数が等しいとき、極限は最高次の係数の比」という、このページの計算そのものです。

時間がたった後に落ち着く値を見積もる(工学・医療)

電子回路のコンデンサの充電電圧、点滴を続けたときの薬の血中濃度、ヒーターで温める部屋の温度などは、時間とともに変化しながら一定の値(定常値)に落ち着いていきます。設計や投与計画では、この「時間を限りなく進めたときの行き先」=\(t \to \infty\) の極限を先に計算して、最終的に安全な値に収まるかを確かめます。
これらの式には指数関数が現れることが多い(この計算機の対象外)ですが、「極限で最終状態を見積もる」という考え方は共通です。

アルゴリズムの速さを比べる(計算量のオーダー)

プログラムの処理時間はデータ件数 \(n\) の式で見積もられ、2つのアルゴリズムの優劣は「処理時間の比の \(n \to \infty\) の極限」で比べます。例えば処理時間が \(3n^{2} + 10n\) ステップと \(n^{2}\) ステップのプログラムの比 \(\dfrac{3n^{2}+10n}{n^{2}}\) は \(n \to \infty\) で \(3\) に収束するので、「定数倍の差しかない=同じオーダー」と判断されます。
この「多項式の比の数列の極限」は、情報系の学部・資格試験(計算量の理論)で実際に使われている道具です。

複利を極限まで細かくすると現れる数 e(金融)

年利100%で年に \(n\) 回に分けて複利で利息を付けると、1年後の元利合計は元金の \(\left(1 + \dfrac{1}{n}\right)^{n}\) 倍になります。\(n\) を限りなく大きくした極限(連続複利)は \(e = 2.718\dots\) という数に収束し、この \(e\) は金融工学の利息計算やオプション価格の計算の土台になっています。
この式自体は多項式の比ではないためこの計算機の対象外ですが、「極限が生み出した重要な数」の代表例です。

式とグラフ

関数の極限(lim の意味)
グラフ
数学表記 (一般的な数式)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
\(\displaystyle\lim_{x \to a} f(x)\) \(=\) \(\alpha\)
① \(x\) を \(a\) に限りなく近づけたときの \(f(x)\) の極限 \(=\) ② 近づいていく先の値(極限値)\(\alpha\)
式を日本語で読むと
① \(x\) を(\(a\) 以外の値をとりながら)\(a\) に限りなく近づけたとき、 \(f(x)\) の値が近づいていく先 が
② 極限値 \(\alpha\) である
簡単な例
\(f(x) = \dfrac{x^{2}-4}{x-2}\) で \(x\) を \(2\) に近づけると(\(x = 2\) では分母が \(0\) になり定義されない)
\(x\) を \(2\) に近づけたときの \(f(x)\) の極限 \(=\) 極限値 \(4\)
\(f(1.9) = 3.9,\quad f(1.99) = 3.99,\quad f(1.999) = 3.999\)
\(\displaystyle\lim_{x \to 2} \dfrac{x^{2}-4}{x-2} = 4\)
考え方のポイント
極限は「\(x = a\) を代入した値」ではなく「近づけたときの行き先」です。上の例のように \(x = 2\) で定義されていない関数でも、極限値 \(4\) はきちんと存在します(グラフでは \((2, 4)\) が穴あきの点になります)。 逆に、分母が \(0\) にならない点では、多項式どうしの分数の形の関数はグラフがつながっている(連続)ので、極限は代入するだけで求められます。「まず代入してみる」が極限の計算の第一歩です。
\(\dfrac{0}{0}\) の不定形は約分してから代入
数学表記 (一般的な数式)
\(\displaystyle\lim_{x \to a} \dfrac{(x-a)\,g(x)}{(x-a)\,h(x)}\) \(=\) \(\displaystyle\lim_{x \to a} \dfrac{g(x)}{h(x)}\) \(=\) \(\dfrac{g(a)}{h(a)}\)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
① 代入すると \(\dfrac{0}{0}\) になる極限 \(=\) ② 共通因数 \((x-a)\) を約分した式の極限 \(=\) ③ 約分してから \(x = a\) を代入した値
式を日本語で読むと
① 代入すると \(\dfrac{0}{0}\) になる極限 は、分子・分母を因数分解して
② \(0\) になる原因の共通因数 \((x - a)\) を約分し、 約分した式の極限 に直すと
③ 約分してから \(x = a\) を代入した値 として求められる
簡単な例
\(\displaystyle\lim_{x \to 2} \dfrac{x^{2}-4}{x-2}\)(\(x = 2\) を代入すると分子・分母とも \(0\))は
代入すると \(\dfrac{0}{0}\) になる極限 \(=\) \((x-2)\) を約分した \(x+2\) の極限 \(=\) \(x = 2\) を代入した値 \(4\)
\(\dfrac{x^{2}-4}{x-2} = \dfrac{(x-2)(x+2)}{x-2} = x+2 \quad (x \neq 2)\)
\(\displaystyle\lim_{x \to 2} \dfrac{x^{2}-4}{x-2} = \lim_{x \to 2}\,(x+2) = 4\)
考え方のポイント
「\(0\) で割ってはいけない」のに約分してよいのは、極限では \(x\) は \(a\) に近づくだけで \(a\) そのものにはならない(つねに \(x \neq a\))からです。\((x - a)\) は \(0\) でない数なので、普通の約分と同じように消せます。 約分しても分母だけに \((x - a)\) が残る場合、極限は \(\infty\) か \(-\infty\) になるか、右極限と左極限が食い違って「極限なし」になります。どちらになるかは、分子が近づく先の符号と、\(x = a\) の近くでの分母の符号(正の側から \(0\) に近づくか、負の側からか)で決まります。 分子が \(0\) にならないのに分母だけ \(0\) になる場合も同じで、\(\dfrac{\text{0でない数}}{\text{0に近づく数}}\) の形は限りなく大きく(小さく)なります。
\(x \to \infty\) の極限は最高次の項で決まる
グラフ
数学表記 (一般的な数式)
\(\displaystyle\lim_{x \to \infty} \dfrac{p x^{m} + \cdots}{q x^{n} + \cdots}\) \(=\) \(\displaystyle\lim_{x \to \infty} \dfrac{p x^{m}}{q x^{n}}\)
日本語表記 (記号を日本語に置き換えた式)
① \(x \to \infty\) の分数の形の式の極限 \(=\) ② 最高次の項だけを残した式の極限
式を日本語で読むと
① \(x \to \infty\) の分数の形の式の極限 は、分母の最高次の項で分子・分母を割ると、割ってできる \(\dfrac{1}{x}\) の形の項が \(0\) に近づくので
② 最高次の項だけを残した式の極限 と一致する
簡単な例
\(\displaystyle\lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^{2}-x}{3x^{2}+1}\)(分子・分母とも2次)は
\(x \to \infty\) の分数の形の式の極限 \(=\) 最高次の係数の比 \(\dfrac{2}{3}\)
\(\dfrac{2x^{2}-x}{3x^{2}+1} = \dfrac{2 - \dfrac{1}{x}}{3 + \dfrac{1}{x^{2}}}\)
\(\displaystyle\lim_{x \to \infty} \dfrac{2x^{2}-x}{3x^{2}+1} = \dfrac{2 - 0}{3 + 0} = \dfrac{2}{3}\)
考え方のポイント
結果は次数の大小で3通りに分かれます。分子の次数 \(<\) 分母の次数なら \(0\)、次数が等しいなら最高次の係数の比、分子の次数 \(>\) 分母の次数なら \(\infty\) か \(-\infty\)(符号は分子・分母の最高次の係数の比の符号で決まる)です。 数列の極限 \(\displaystyle\lim_{n \to \infty} a_{n}\) も同じ考え方で計算できます(\(n\) は \(1, 2, 3, \dots\) と自然数を通って限りなく大きくなります)。 \(x \to -\infty\) もほぼ同じですが、\(x^{3}\) のような奇数乗の項は負になるので、符号だけ注意が必要です(この計算機は符号も含めて判定します)。
極限 \(\displaystyle\lim_{x \to a} f(x)\) は「\(x\) を \(a\) に限りなく近づけたときに \(f(x)\) が近づく先」です。分数の形の式では、まず代入してみて、\(\dfrac{0}{0}\) になったら因数分解して約分してから代入し直す、\(x \to \infty\) では最高次の項に注目する——この2つがこのページの計算の柱です。

用語・記号の解説

記号

\(\lim\) リミット リム 極限を表す記号。英語で「極限」を意味する limit の頭3文字です。下に「何をどこに近づけるか」(\(x \to a\) など)を書きます。
\(x \to a\) エックスをエーに近づける 矢印は「限りなく近づける」ことを表します。\(x\) は \(a\) 以外の値をとりながら、いくらでも \(a\) に近い値になっていきます(\(a\) そのものにはなりません)。
\(\infty\) 無限大(むげんだい) どの数よりも大きくなり続ける状態を表す記号。数ではないので「\(\infty\) に等しい」のではなく「限りなく大きくなる」ことを表します。マイナスを付けた \(-\infty\) は「限りなく小さくなる(負の方向に大きくなる)」ことです。
\(a + 0,\ a - 0\) エープラスゼロ・エーマイナスゼロ \(a\) に「大きい側(右側)から」近づけることを \(x \to a + 0\)、「小さい側(左側)から」近づけることを \(x \to a - 0\) と書きます。右極限・左極限を表す記号です。
\(f(x)\) エフエックス 関数。\(f\) は function(関数)の頭文字です。このページでは分子・分母が多項式の分数の形の関数です。
\(\alpha\) アルファ 極限値を表すのによく使われる文字。ギリシャ文字の1番目で、「答えとして求まる値」に使う慣例があります。
\(a_n\) エーエヌ 数列の第 \(n\) 項(\(n\) 番目の数)。数列の極限では、\(a_{n}\) を \(n\) の式で表して \(n \to \infty\) の行き先を調べます。
\(n\) エヌ 自然数を表すのによく使われる文字。number(数)の頭文字です。数列では項の番号を表し、\(1, 2, 3, \dots\) と進みます。
\(\dfrac{0}{0}\) ゼロぶんのゼロ 不定形の代表。分子・分母がどちらも \(0\) に近づく形で、このままでは極限の値が決まりません(約分などの変形をしてから求めます)。

用語

極限 きょくげん \(x\) をある値に限りなく近づけた(または限りなく大きくした)ときに、関数や数列の値が近づいていく先のこと。高校では数学IIIで本格的に学びます(数学IIでも微分の定義で軽く登場します)。
極限値 きょくげんち 極限として近づく先の「有限の値」。極限値が存在するとき、「収束する」といいます。
収束 しゅうそく 一定の有限の値に限りなく近づくこと。例えば \(\dfrac{1}{n}\) は \(n \to \infty\) で \(0\) に収束します。
発散 はっさん 収束しないこと。限りなく大きくなる(正の無限大に発散)、限りなく小さくなる(負の無限大に発散)、どちらにも定まらない(振動)があります。
不定形 ふていけい \(\dfrac{0}{0}\) や \(\dfrac{\infty}{\infty}\) のように、そのままでは極限が決まらない形。約分する・最高次の項で割るなどの変形をしてから求めます。
右極限 みぎきょくげん \(a\) より大きい側から近づけたときの極限(\(x \to a+0\))。左極限と両方が存在して一致するときだけ、\(x \to a\) の極限が存在します。
左極限 ひだりきょくげん \(a\) より小さい側から近づけたときの極限(\(x \to a-0\))。右極限と両方が存在して一致するときだけ、\(x \to a\) の極限が存在します。
分数関数 ぶんすうかんすう \(f(x) = \dfrac{x+1}{x-2}\) のように、分子・分母が多項式の分数の形の関数。有理関数とも呼びます。この計算機が扱うのはこの形です。
漸近線 ぜんきんせん 曲線が限りなく近づいていく直線。分母が \(0\) になる \(x\) の位置には縦の漸近線が、\(x \to \infty\) で有限の極限をもつときはその高さに横の漸近線が現れます。
因数分解 いんすうぶんかい 式を掛け算の形に直すこと(例:\(x^{2}-4 = (x-2)(x+2)\))。\(\dfrac{0}{0}\) の不定形では、\(0\) の原因になっている共通因数 \((x-a)\) を見つけるために使います。
約分 やくぶん 分子と分母を共通の因数で割って簡単にすること。数の分数(\(\dfrac{6}{4} = \dfrac{3}{2}\))と同じ操作を、式の分数でも行います。
数列 すうれつ 数を順に並べたもの。第 \(n\) 項を \(n\) の式で表し、\(n\) を限りなく大きくしたときの行き先(数列の極限)を考えます。
多項式 たこうしき \(2x^{3} - x + 5\) のように、\(x\) のべき乗に係数を掛けた項を足し合わせた式。整式とも呼びます。
連続 れんぞく 関数のグラフが \(x = a\) で「つながっている」こと。連続な点では、極限は \(x = a\) を代入するだけで求められます。多項式どうしの分数の形の関数は、分母が \(0\) にならない点ではすべて連続です。

前提として理解しておくといいこと

このページの計算を「意味がわかって」使えるようになるために、前提として理解しておくといいことをまとめました。
つまずいたら、この表の内容に戻って復習するのが近道です。

分数と約分(小学5年〜中学1年)
  • \(\dfrac{6}{4} = \dfrac{3}{2}\) のように、分子と分母を同じ数で割って簡単にできること
  • 分母が \(0\) の分数は「値が決められない(定義されない)」と知っていること
反比例のグラフ(中学1年)
  • \(y = \dfrac{1}{x}\) のグラフの形を知っていて、\(x\) を \(0\) に近づけると \(y\) が限りなく大きく(小さく)なる感覚があること
  • \(x\) を大きくしていくと \(y\) が \(0\) に近づいていく(軸に限りなく近づく)ことがわかること
関数とは何か(中学1〜2年)
  • 関数が「数を入れると、決まったルールで数が1つ返ってくる機械」だとイメージできること(例:\(f(x) = x + 2\) という機械に \(1.9\) を入れると \(3.9\) が出てくる)
  • \(y = f(x)\) のグラフが、「入れた数 \(x\)」と「出てきた数 \(y\)」の組を、座標の点として並べた図だとわかること
因数分解(中学3年〜高校 数学I)
  • \(x^{2}-9 = (x-3)(x+3)\)(和と差の積)、\(x^{2}+x-2 = (x-1)(x+2)\)(足して・掛けての探し方)ができること
  • \(x^{2}-4x+4 = (x-2)^{2}\) のような2乗の形の因数分解ができること
多項式と次数・係数(中学2年〜高校 数学I)
  • \(2x^{3} - x + 5\) のような式が、項という部品の足し算・引き算でできているとわかること
  • 係数(文字の前の数)と次数(最も高い指数)を読み取れること
微分とのつながり(高校 数学II〜III)
  • 微分係数の定義 \(\displaystyle\lim_{h \to 0} \dfrac{f(a+h)-f(a)}{h}\) が、まさに \(\dfrac{0}{0}\) の不定形の極限だと知っていること(このページの計算が微分の土台になります)

Excelで計算する方法

Excelファイルをダウンロード
式ごとにシートが分かれたExcelファイルです。貼り付け場所を気にせず、開いてすぐ使えます。
下の表を丸ごとコピーして、ExcelのA1セルに貼り付けるとそのまま使えます。
「x → 2 に右から近づける」を観察する表(f(x) = (x²−4)/(x−2))
x の値(2 に右から近づける) 2.1
x の値(さらに近く) 2.01
x の値(もっと近く) 2.001
f(x) の値(B1 の x) =(B1^2-4)/(B1-2)
f(x) の値(B2 の x) =(B2^2-4)/(B2-2)
f(x) の値(B3 の x) =(B3^2-4)/(B3-2)
「x → 2 に左から近づける」を観察する表(f(x) = (x²−4)/(x−2))
x の値(2 に左から近づける) 1.9
x の値(さらに近く) 1.99
x の値(もっと近く) 1.999
f(x) の値(B1 の x) =(B1^2-4)/(B1-2)
f(x) の値(B2 の x) =(B2^2-4)/(B2-2)
f(x) の値(B3 の x) =(B3^2-4)/(B3-2)
「x → ∞」を観察する表(f(x) = (2x²−x)/(3x²+1))
x の値(大きくしていく) 10
x の値(もっと大きく) 100
x の値(さらに大きく) 10000
f(x) の値(B1 の x) =(2*B1^2-B1)/(3*B1^2+1)
f(x) の値(B2 の x) =(2*B2^2-B2)/(3*B2^2+1)
f(x) の値(B3 の x) =(2*B3^2-B3)/(3*B3^2+1)
「数列の極限 n → ∞」を観察する表(aₙ = (3n+1)/(n+2))
n の値(大きくしていく) 10
n の値(もっと大きく) 100
n の値(さらに大きく) 10000
aₙ の値(B1 の n) =(3*B1+1)/(B1+2)
aₙ の値(B2 の n) =(3*B2+1)/(B2+2)
aₙ の値(B3 の n) =(3*B3+1)/(B3+2)
Excelには極限そのものを求める関数はないので、x や n をどんどん近づけて「どの値に近づいていくか」を観察する表です。
1つ目の表では f(x) の値が 4.1 → 4.01 → 4.001 と、2つ目の表では 3.9 → 3.99 → 3.999 と変わり、右から近づけても左から近づけても 4 に近づくことが確認できます。
3つ目の表は約 0.631 → 0.663 → 0.6666 と 2/3 に、4つ目の表は約 2.58 → 2.95 → 2.9995 と 3 に近づきます。
「^」はべき乗、「*」は掛け算の記号です。x の値や式を書き換えて、いろいろな極限を観察してみてください。

Googleスプレッドシートで計算する方法

Excelファイルをダウンロード
上のExcelファイルをダウンロードし、Googleドライブにアップロードして開くと、そのままスプレッドシートとして使えます。
下の表を丸ごとコピーして、GoogleスプレッドシートのA1セルに貼り付けるとそのまま使えます。
「x → 2 に右から近づける」を観察する表(f(x) = (x²−4)/(x−2))
x の値(2 に右から近づける) 2.1
x の値(さらに近く) 2.01
x の値(もっと近く) 2.001
f(x) の値(B1 の x) =(B1^2-4)/(B1-2)
f(x) の値(B2 の x) =(B2^2-4)/(B2-2)
f(x) の値(B3 の x) =(B3^2-4)/(B3-2)
「x → 2 に左から近づける」を観察する表(f(x) = (x²−4)/(x−2))
x の値(2 に左から近づける) 1.9
x の値(さらに近く) 1.99
x の値(もっと近く) 1.999
f(x) の値(B1 の x) =(B1^2-4)/(B1-2)
f(x) の値(B2 の x) =(B2^2-4)/(B2-2)
f(x) の値(B3 の x) =(B3^2-4)/(B3-2)
「x → ∞」を観察する表(f(x) = (2x²−x)/(3x²+1))
x の値(大きくしていく) 10
x の値(もっと大きく) 100
x の値(さらに大きく) 10000
f(x) の値(B1 の x) =(2*B1^2-B1)/(3*B1^2+1)
f(x) の値(B2 の x) =(2*B2^2-B2)/(3*B2^2+1)
f(x) の値(B3 の x) =(2*B3^2-B3)/(3*B3^2+1)
「数列の極限 n → ∞」を観察する表(aₙ = (3n+1)/(n+2))
n の値(大きくしていく) 10
n の値(もっと大きく) 100
n の値(さらに大きく) 10000
aₙ の値(B1 の n) =(3*B1+1)/(B1+2)
aₙ の値(B2 の n) =(3*B2+1)/(B2+2)
aₙ の値(B3 の n) =(3*B3+1)/(B3+2)
Excelと同じ式がそのまま使えます。表を丸ごとコピーしてA1セルに貼り付け、x や n の値を書き換えて観察してください。

Pythonで計算する方法

from sympy import symbols, limit, oo

x = symbols('x')

# 例1:0/0 の不定形(約分すると x + 2 になり、極限は 4)
print(limit((x**2 - 4) / (x - 2), x, 2))

# 例2:x → ∞(分子・分母とも2次なので、最高次の係数の比 2/3)
print(limit((2*x**2 - x) / (3*x**2 + 1), x, oo))

# 例3:x → −∞(分子の次数が高いので発散。答えは -oo と表示される)
print(limit((x**3 + 1) / (x**2 + 1), x, -oo))

# 例4:右極限・左極限(第4引数に '+'・'-' を渡す。一致しないので極限なし)
print(limit(1 / (x - 1), x, 1, '+'))
print(limit(1 / (x - 1), x, 1, '-'))
数式処理ライブラリ sympy(コマンド「pip install sympy」でインストール)の limit 関数を使うと、極限を厳密に計算できます。oo は ∞ を表す sympy の記号です。実行すると上から順に 4、2/3、-oo、oo、-oo が表示されます。式や近づける値を書き換えて実行してください。

数式記述言語(LaTeX等)での書き方(コピペ可)

関数の極限(lim の意味)
lim[x→a] f(x) = α
\lim_{x \to a} f(x) = \alpha
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <munder><mo>lim</mo><mrow><mi>x</mi><mo>&#x2192;</mo><mi>a</mi></mrow></munder>
    <mi>f</mi><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo>
    <mo>=</mo>
    <mi>&#x3B1;</mi>
  </mrow>
</math>
lim_(x->a) f(x) = alpha
Limit[f[x], x -> a]
limit(f(x), x = a);
limit(f, x, a)
lim_(x→a) f(x) = α
\(\dfrac{0}{0}\) の不定形は約分してから代入
lim[x→a] ((x−a)g(x))/((x−a)h(x)) = lim[x→a] g(x)/h(x) = g(a)/h(a)
\lim_{x \to a} \frac{(x-a)\,g(x)}{(x-a)\,h(x)} = \lim_{x \to a} \frac{g(x)}{h(x)} = \frac{g(a)}{h(a)}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <munder><mo>lim</mo><mrow><mi>x</mi><mo>&#x2192;</mo><mi>a</mi></mrow></munder>
    <mfrac>
      <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>a</mi><mo>)</mo><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow>
      <mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>&#x2212;</mo><mi>a</mi><mo>)</mo><mi>h</mi><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow>
    </mfrac>
    <mo>=</mo>
    <munder><mo>lim</mo><mrow><mi>x</mi><mo>&#x2192;</mo><mi>a</mi></mrow></munder>
    <mfrac>
      <mrow><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow>
      <mrow><mi>h</mi><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow>
    </mfrac>
    <mo>=</mo>
    <mfrac>
      <mrow><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>a</mi><mo>)</mo></mrow>
      <mrow><mi>h</mi><mo>(</mo><mi>a</mi><mo>)</mo></mrow>
    </mfrac>
  </mrow>
</math>
lim_(x->a) ((x-a)g(x))/((x-a)h(x)) = lim_(x->a) g(x)/h(x) = g(a)/h(a)
Limit[((x - a) g[x])/((x - a) h[x]), x -> a]
limit(((x - a)*g(x))/((x - a)*h(x)), x = a);
limit(((x - a)*g)/((x - a)*h), x, a)
lim_(x→a) ((x−a)g(x))/((x−a)h(x)) = lim_(x→a) g(x)/h(x) = g(a)/h(a)
\(x \to \infty\) の極限は最高次の項で決まる
lim[x→∞] (pxᵐ + …)/(qxⁿ + …) = lim[x→∞] pxᵐ/qxⁿ
\lim_{x \to \infty} \frac{p x^{m} + \cdots}{q x^{n} + \cdots} = \lim_{x \to \infty} \frac{p x^{m}}{q x^{n}}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
  <mrow>
    <munder><mo>lim</mo><mrow><mi>x</mi><mo>&#x2192;</mo><mi>&#x221E;</mi></mrow></munder>
    <mfrac>
      <mrow><mi>p</mi><msup><mi>x</mi><mi>m</mi></msup><mo>+</mo><mo>&#x22EF;</mo></mrow>
      <mrow><mi>q</mi><msup><mi>x</mi><mi>n</mi></msup><mo>+</mo><mo>&#x22EF;</mo></mrow>
    </mfrac>
    <mo>=</mo>
    <munder><mo>lim</mo><mrow><mi>x</mi><mo>&#x2192;</mo><mi>&#x221E;</mi></mrow></munder>
    <mfrac>
      <mrow><mi>p</mi><msup><mi>x</mi><mi>m</mi></msup></mrow>
      <mrow><mi>q</mi><msup><mi>x</mi><mi>n</mi></msup></mrow>
    </mfrac>
  </mrow>
</math>
lim_(x->oo) (px^m + cdots)/(qx^n + cdots) = lim_(x->oo) (px^m)/(qx^n)
Limit[(p x^m)/(q x^n), x -> Infinity]
limit((p*x^m)/(q*x^n), x = infinity);
limit((p*x^m)/(q*x^n), x, Inf)
lim_(x→∞) (px^m + …)/(qx^n + …) = lim_(x→∞) px^m/qx^n

ChatGPT に聞いて計算してもらう方法

あなたは数学(極限)の計算アシスタントです。次の計算を、必ずPythonの数式処理ライブラリ sympy を実際に実行して行い、実行結果だけを根拠に回答してください(暗算や推測で答えないでください)。

次の2つの極限を計算してください。
1. lim[x→2] (x² − 4)/(x − 2)
2. lim[x→∞] (2x² − x)/(3x² + 1)

それぞれについて、次の内容を示してください。
(a) そのまま代入すると 0/0 の不定形になるかどうかの判定
(b) 因数分解・約分など、途中の式変形(sympy の factor や cancel を使ってよい)
(c) 極限の値(約分済みの分数で)

計算に使ったPythonコードと実行結果をそのまま示してください。

計算ドリル(演習問題)

このページの式を、自分の手で計算できるようになるための演習問題です。
答えと解説は解答ページにあります。


使い方
  1. 1
    数値を入力
    計算したい数値を入力欄に入力します
  2. 2
    計算
    「計算する」ボタンを押します
  3. 3
    結果を確認
    計算結果がその場に表示されます。計算の考え方や式の解説も同じページで確認できます
  DataChefの特徴
簡単・無料
無料で回数無制限の変換
専門知識不要、直感的で簡単な操作
会員登録不要
アクセス直後に利用可能
個人情報を登録することなく使用できます
安全・安心
通信を高度に暗号化
「ダウンロード」押下でファイルを自動削除
高速
ストレスのない快適な表示速度・変換速度
透かしなし
ウォーターマークなし
クレジット表記不要
商用利用可能
無料で商用利用可能
商用利用許諾の連絡も不要です