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极限计算方法总结
《高等数学》是理工科院校最重要的基础课之一,极限是《高等数学》的重要组成部分。求极限方法众多,非常灵活,给函授学员的学习带来较大困难,而极限学的好坏直接关系到《高等数学》后面内容的学习。下面先对极限概念和一些结果进行总结,然后通过例题给出求极限的各种方法,以便学员更好地掌握这部分知识。
一、极限定义、运算法则和一些结果
:(各种类型的极限的严格定义参见《高等数学》函授教材,这里不一一叙述)。
说明:(1)一些最简单的数列或函数的极限(极限值可以观察得到)都可以用上面的
极限严格定义证明,例如:;;
;等等
(2)在后面求极限时,(1)中提到的简单极限作为已知结果直接运用,而不需再用极限严格定义证明。
2.极限运算法则
定理1 已知 ,都存在,极限值分别为A,B,则下面极限都存在,且有 (1)
(2)
(3)
说明:极限号下面的极限过程是一致的;同时注意法则成立的条件,当条件不满足时,不能用。
(1)
(2) ;
说明:不仅要能够运用这两个重要极限本身,还应能够熟练运用它们的变形形式,
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作者简介:靳一东,男,(1964—),副教授。
例如:,,;等等。
4.等价无穷小
定理2 无穷小与有界函数的乘积仍然是无穷小(即极限是0)。
定理3 当时,下列函数都是无穷小(即极限是0),且相互等价,即有:
~~~~~~ 。
说明:当上面每个函数中的自变量x换成时(),仍有上面的等价
关系成立,例如:当时, ~ ; ~ 。
定理4 如果函数都是时的无穷小,且~,~,则当存在时,也存在且等于,即=。
定理5 假设当自变量x趋近于某一定值(或无穷大)时,函数和满足:(1)和的极限都是0或都是无穷大;
(2)和都可导,且的导数不为0;
(3)存在(或是无穷大);
则极限也一定存在,且等于,即= 。
说明:定理5称为洛比达法则,用该法则求极限时,应注意条件是否满足,只要有一条不满足,洛比达法则就不能应用。特别要注意条件(1)是否满足,即验证所求极限是否为“”型或“”型;条件(2)一般都满足,而条件(3)则在求导完毕后可以知道是否满足。另外,洛比达法则可以连续使用,但每次使用之前都需要注意条件。
6.连续性
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定理6 一切连续函数在其定义去间内的点处都连续,即如果是函数的定义去间内的一点,则有 。
定理7(准则1) 单调有界数列必有极限。
定理8(准则2) 已知为三个数列,且满足:
(1)
(2) ,
则极限一定存在,且极限值也是a ,即。
二、求极限方法举例
用初等方法变形后,再利用极限运算法则求极限
例1
解:原式= 。
注:本题也可以用洛比达法则。
例2
解:原式= 。
例3
解:原式 。
利用函数的连续性(定理6)求极限
例4
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解:因为是函数的一个连续点,
所以 原式= 。
利用两个重要极限求极限
例5
解:原式= 。
注:本题也可以用洛比达法则。
例6
解:原式= 。
例7
解:原式= 。
利用定理2求极限
例8
解:原式=0 (定理2的结果)。
利用等价无穷小代换(定理4)求极限
例9
解:~,~,
ﻩ原式= 。
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例10
解:原式= 。
注:下面的解法是错误的:
原式= 。
正如下面例题解法错误一样:
。
例11
解:,
所以, 原式= 。(最后一步用到定理2)
利用洛比达法则求极限
说明:当所求极限中的函数比较复杂时,也可能用到前面的重要极限、等价无穷小代换等方法。同时,洛比达法则还可以连续使用。
例12 (例4)
解:原式= 。(最后一步用到了重要极限)
例13
解:原式= 。
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例14
解:原式== 。(连续用洛比达法则,最后用重要极限)
例15
解:
例18
解:错误解法:原式= 。
正确解法:
应该注意,洛比达法则并不是总可以用,如下例。
例19
解:易见:该极限是“”型,但用洛比达法则后得到:,此极限
不存在,而原来极限却是存在的。正确做法如下:
原式= (分子、分母同时除以x)
= (利用定理1和定理2)
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利用极限存在准则求极限
例20 已知,求
解:易证:数列单
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