極限求法總結(二)

2021-10-06 16:21:53 字數 3080 閱讀 5509

利用定義證明乙個極限等式成立,首先要知道這個極限等於幾. 有時你不知 道極限等於幾,也可以通過直覺或歸納或其他方法猜出它等於幾,再證明。證明之前,首先要熟諳關於極限的全部定義,前面都有。

接下來說明一下怎麼證明乙個極限等式成立。我以數列極限為例說明一下吧,其實函式極限也類似,精髓都在於:在任取ξ

\xiξ>後,只要找到乙個n或者x或者ξ

\xiξ滿足定義條件,就能說明原極限等式成立。

例一:證明lim⁡n

→+

∞\lim_

limn→+

∞​(2n2+3)/(n2+2n) =2.

證明:任取ξ

\xiξ>0,要使得|(2n2+3)/(n2+2n) -2|<ξ

\xiξ成立,即|(4n-3)/(n2+2n)|(這裡可以適當放大)<4n/n2=4/n<ξ

\xiξ成立,只需n>4/ξ

\xiξ即可。取n=[4/ξ

\xiξ],則當n>n時,恒有|(2n2+3)/(n2+2n) -2|<4/n<ξ

\xiξ成立,所以原極限lim⁡n

→+

∞\lim_

limn→+

∞​(2n2+3)/(n2+2n)=2成立。

在以上的解題中,我對|(4n-3)/n2+2n)|放大了一下,這是沒問題的,4n/n2

\xiξ都成立了,|(4n-3)/(n2+2n)|<ξ

\xiξ更成立了,而且這便於我們反解出n,事實上,如果不放大,要解出n是十分困難的,但理論上也不是不能解。這也說明了乙個觀點,正整數n是不唯一的,只要找到那麼乙個正整數n即可,不同的人找的可能是不同的,只要邏輯正確即可。

能直接把趨向點代入函式的這種極限最簡單了,代個數就出來了. 什麼樣的極限,可以往裡代?答案是:在那一點處連續的函式的極限,可以代. 因為連續有個定義是「極限等於函式值」,所以連續函式在某點的極限,一 定等於連續函式在該點的函式值. 我們還有乙個結論,初等函式在其定義區間內都是連續的. 所以只要是初等函式(很多分段函式不是初等函式),而且在某點處有定義,那如果想求這點處的極限,直接代就行了. 當我們做題進行到某一步時,如果發現條件滿足,能夠直接代入,那麼就可以直接代入得到答案了,千萬不要繼續求下去了(尤其是洛必達法則的題目,如果繼續求的話,結果一定是錯的). 這裡不舉例題了吧,畢竟不難. 關於「連續」,還有一件事情應當注意,極限符號與連續函式是可以交換的,如lim⁡x

→0f(

sinx

)\lim_f(sinx)

limx→0

​f(s

inx)

=f(lim⁡x

→0si

nx

\lim_sinx

limx→0

​sin

x),其中函式f(u)連續。

這種方法是針對分段函式極限而言的,而且題目一般會讓你求分段函式在分 界點處的極限. 做法就是先求左極限,再求右極限. 如果都存在且相等,那答案 就是這個數了;如果左右極限有至少乙個不存在,或者都存在但不相等,那這個原極限就不存在了. 需要注意的是,求左極限的時候,用的就是小於分界點時的解析式,並想象 x 略小於分界點的情況;求右極限的時候,用的就是大於分界點時的解析式,並想象 x 剛過分界點的情況;跟分界點處的函式值半毛錢關係都沒有. 舉乙個例題:

例二: 已知函式f(x

)=

xsin1/x& \text\\ (a+x^2)& \text \end

f(x)

=f(x)

limx→0

−​f(

x).當x略小於0時,用的是f(x)=a+x2這個解析式,它趨近於a。再求右極限lim⁡x

→0+f

(x

)\lim_f(x)

limx→0

+​f(

x),當略大於0時,用的是f(x)=xsin1/x這個解析式,無窮小乘以有界函式,趨於0.

為了讓這個極限存在,只需要左右極限相等即可,所以a=0,此時極限lim⁡x

→0f(

x)

\lim_f(x)

limx→0

​f(x

)就等於0.

這種題型一般不會太難,謹慎地分析左右極限都等於誰,就不會做錯. 還有一種情況,含有指數函式、反正切函式、反餘切函式、取整函式(不超 過某實數的最大整數)等函式的極限可能也要分左右極限去考慮,因為它們在正 負無窮處、或者某點左右的極限是完全不同的。

例三: 計算lim⁡x

→0e1

/x

\lim_e^1/x

limx→0

​e1/

x.由於當x→

\rightarrow

→ 0+時,1/x趨於正無窮;當x→

\rightarrow

→ 0-時,1/x趨向於負無窮,而正負無窮對於指數函式而言是完全不同的,因此必須分左右極限討論。

由於lim⁡x

→0+e

1/

x\lim_e^1/x

limx→0

+​e1

/x=+∞

\infty

∞,而lim⁡x

→0−e

1/

x\lim_e^1/x

limx→0

−​e1

/x=0,因此lim⁡x

→0e1

/x

\lim_e^1/x

limx→0

​e1/

x不存在。

例四:計算lim⁡x

→0[x

]\lim_[x]

limx→0

​[x]

,其中[x]為取整函式 。

由於lim⁡x

→0+[

x]

\lim_[x]

limx→0

+​[x

]=0,lim⁡x

→0−[

x]

\lim_[x]

limx→0

−​[x

]=-1,它們不相等,因此lim⁡x

→0[x

]\lim_[x]

limx→0

​[x]

不存在。

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