極限計算方法總結

2021-12-22 10:24:39 字數 2314 閱讀 9154

一、極限定義、運算法則和一些結果

1.定義:(各種型別的極限的嚴格定義參見《高等數學》函授教材,這裡不一一敘述)。

說明:(1)一些最簡單的數列或函式的極限(極限值可以觀察得到)都可以用上面的極限嚴格定義證明,例如:;;;等等

(2)在後面求極限時,(1)中提到的簡單極限作為已知結果直接運用,而不需再用極限嚴格定義證明。

2.極限運算法則

定理1 已知,都存在,極限值分別為a,b,則下面極限都存在,且有 (1)

(2)(3)

說明:極限號下面的極限過程是一致的;同時注意法則成立的條件,當條件不滿足時,不能用。

3.兩個重要極限

(1(2);

說明:不僅要能夠運用這兩個重要極限本身,還應能夠熟練運用它們的變形形式,

作者簡介:靳一東,男,(1964—),副教授。

例如:,,;等等。

4.等價無窮小

定理2 無窮小與有界函式的乘積仍然是無窮小(即極限是0)。

定理3 當時,下列函式都是無窮小(即極限是0),且相互等價,即有:

~~~~~~。

說明:當上面每個函式中的自變數x換成時(),仍有上面的等價

關係成立,例如:當時,~; ~。

定理4 如果函式都是時的無窮小,且~,~,則當存在時,也存在且等於,即=。

5.洛比達法則

定理5 假設當自變數x趨近於某一定值(或無窮大)時,函式和滿足:(1)和的極限都是0或都是無窮大;

(2)和都可導,且的導數不為0;

(3)存在(或是無窮大);

則極限也一定存在,且等於,即= 。

說明:定理5稱為洛比達法則,用該法則求極限時,應注意條件是否滿足,只要有一條不滿足,洛比達法則就不能應用。特別要注意條件(1)是否滿足,即驗證所求極限是否為「」型或「」型;條件(2)一般都滿足,而條件(3)則在求導完畢後可以知道是否滿足。

另外,洛比達法則可以連續使用,但每次使用之前都需要注意條件。

6.連續性

定理6 一切連續函式在其定義去間內的點處都連續,即如果是函式的定義去間內的一點,則有。

7.極限存在準則

定理7(準則1) 單調有界數列必有極限。

定理8(準則2) 已知為三個數列,且滿足:

(1) (2),

則極限一定存在,且極限值也是a ,即。

二、求極限方法舉例

1. 用初等方法變形後,再利用極限運算法則求極限

例1解:原式= 。

注:本題也可以用洛比達法則。

例2解:原式= 。

例3 解:原式。

2. 利用函式的連續性(定理6)求極限

例4 解:因為是函式的乙個連續點,

所以原式= 。

3. 利用兩個重要極限求極限

例5 解:原式= 。

注:本題也可以用洛比達法則。

例6 解:原式= 。

例7 解:原式= 。

4. 利用定理2求極限

例8 解:原式=0 (定理2的結果)。

5. 利用等價無窮小代換(定理4)求極限

例9解:~,~,

原式= 。

例10解:原式= 。

注:下面的解法是錯誤的:

原式= 。

正如下面例題解法錯誤一樣:

。例11解:, 所以, 原式= 。(最後一步用到定理2)

6. 利用洛比達法則求極限

說明:當所求極限中的函式比較複雜時,也可能用到前面的重要極限、等價無窮小代換等方法。同時,洛比達法則還可以連續使用。

例12(例4)

解:原式= 。(最後一步用到了重要極限)

例13解:原式= 。

例14解:原式== 。(連續用洛比達法則,最後用重要極限)

例15解:例18

解:錯誤解法:原式= 。

正確解法:

應該注意,洛比達法則並不是總可以用,如下例。

例19解:易見:該極限是「」型,但用洛比達法則後得到:,此極限

不存在,而原來極限卻是存在的。正確做法如下:

原式= (分子、分母同時除以x)

= (利用定理1和定理2)

7. 利用極限存在準則求極限

例20 已知,求

解:易證:數列單調遞增,且有界(0<<2),由準則1極限存在,設。對已知的遞推公式兩邊求極限,得:

,解得:或(不合題意,捨去)

所以。例21

解: 易見:

因為,所以由準則2得: 。

上面對求極限的常用方法進行了比較全面的總結,由此可以看出,求極限方法靈活多樣,而且許多題目不只用到一種方法,因此,要想熟練掌握各種方法,必須多做練習,在練習中體會。另外,求極限還有其它一些方法,如用定積分求極限等,由於不常用,這裡不作介紹。

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