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数学分析中极限的求法总结
1.1 利用极限的定义求极限
用定义法证明极限,必须有一先决条件,即事先得知道极限的猜测值A,这种情况一般较困难推测出,只能对一些比较简单的数列或函数推测分析出极限值,然后再去用定义法去证明,在这个过程中,放缩法和含绝对值的不等式总是密切相连的。
例:limfxA的ε-δ 定义是指:ε>0,δ=δ(x0,ε)>0,0<|x-x0|xx0
<δ|f(x)-A|<ε 为了求δ 可先对x0的邻域半径适当限制,如然后适当放
大|f(x)-A|≤φ(x)(必然保证φ(x)为无穷小),此时往往要用含绝对值的不等式:
|x+a|=|(x-x0)+(x0+a)|≤|x-x0|+|x0+a|<|x0+a|+δ
1域|x+a|=|(x-x0)+(x0+a)|≥|x0+a|-|x-x0|>|x0+a|-δ1
从φ(x)<δ2,求出δ2后,取δ=min(δ1,δ2),当0<|x-x0 |<δ 时,就有|f(x)-A|<ε.xx...xna.例:设limxna则有lim1
2nnn
xn-a于是当证明:因为limxna,对0,N1N1(),当nN1时,n2
xx...xnxx...xnna12a12 nN1nn
0
其中Ax1ax2axN1是一个定数,再由
解得n2AA,n2xx...xn2A ,故取NmaxN1,当nN12+=。n22
1.2 利用极限的四则运算性质求极限
定理[1]:若极限limf(x)和limg(x)都存在,则函数f(x)g(x),f(x)g(x)当xx0xx0
xx0时也存在且
①limf(x)g(x)limf(x)limg(x)xx0xx0xx0
②limf(x)g(x)limf(x)limg(x)xx0xx0xx0
limf(x)f(x)f(x)xx
又若c0,则在xx0时也存在,且有lim.0
xx0g(x)g(x)limg(x)
xx0
利用该种方法求极限方法简单,但要注意条件是每项或每个因子极限存在,0
一般情况所给的变量都不满足这个条件,例如出现, 等情况,都
0
不能直接运用四则运算法则,必须对变量进行变形。变形时经常用到因式分解、有理化的运算以及三角函数的有关公式。
31()例:求lim x11x31x
解:由于当x1时,与的极限都不存在,故不能利用“极限的和等3
1x1x
于和的极限”这一法则,先可进行化简
313(1xx2)(1x)(2x)(2x)
这样得到的新函数当=
1x31x1-x3(1x)(1xx2)(1xx2)
x1时,分子分母都有极限且分母的极限不为零,可用商的极限法则,即
31(2x)lim()=lim=1 x11x31xx1(1xx2)
1.3 利用函数的连续性求极限
定理[2]:一切连续函数在其定义区间内的点处都连续,即如果x0是函数f(x)的定义区间内的一点,则有limf(x)f(x0)。
xx0
一切初等函数在其定义域内都是连续的,如果f(x)是初等函数,x0是其定义域内一点,则求极限limf(x)时,可把x0代入f(x)中计算出函数值,即
xx0
xx0
limf(x)=f(x0)。
对于连续函数的复合函数有这样的定理:若u(x)在x0连续且u0(x0),yf(u)在u0处连续,则复合函数yf[(x)]在x0处也连续,从而
xxo
limfxfxo或limfxflimx。
xxo
xxo
lnsinx 例:lim
x
解:复合函数x=
在处是连续的,即有limlnsinx=lnsinln10
22x
1.4 利用无穷小的性质求极限
我们知道在某一过程中无穷大量的倒数是无穷小量,有界变量乘无穷小是无穷小,对一些特殊的函数而言用其他方法很难求得,只能用这种方法来求。
4x-7
例:求lim2
x1x3x2
解:当时x1,分母的极限为零,而分子的极限不为零,可先求处所给函数倒
4x-7x23x2
=。=0,故lim2数的极限lim
x1x1x3x24x-7
1.5 利用单调有界原理求极限
这种方法是利用定理:单调有界数列必有极限,先判断极限存在,进而求极限。
例:求
n解:令xn
xn1
n,即xn1xn,所
以数列x
n单调递增,由单调有界定理知,A,limxn1,即
A
n
n,所以
n1。2
1.6 利用夹逼准则求极限[3]
已知{xn},{yn},{zn}为三个数列,且满足:(1)ynxnzn,(n1,2,3,);(2)limyna,limzna。
则极限limxn一定存在,且极限值也是a,即limxna。利用夹逼准则求极
n
n
n
n
限关键在于从xn的表达式中,通常通过放大或缩小的方法找出两个同极限值的数列使得ynxnzn。
例:xn
...xn的极限
解:因为xn单调递减,所以存在最大项和最小项
xn
...
xn
...
xnn
又因为n,则limxn1。
x
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