初學者計算極限時經常犯這樣的錯誤:隨意拆分函式,對每部分輪流求極限。
拆分函式,有以下常見情況。
加減:
乘除:
代入:
注意兩點:
1、拆分函式以後,只能對每一部分同時求極限,不能對每部分輪流求極限;
2、使用上述等式,可能出現未定式。
加減情形若出現無窮大或無窮小,則根據極限定義,易得:
舉例:
這裡出現了未定式
,所以
不能拆分,只能視為整體。 令
,利用微積分易證:當
時, 遞減且大於
則: 所以
這種拆分情形對無限項未必適合,因為可能出現無限個無窮小相加。例如:
乘除情形若出現無窮大或無窮小,則根據極限定義,易得:
舉例:
這裡出現了未定式
,所以
不能拆分,只能視為整體。
注意:對於乘除法,只能拆分因式,不是因式則不能拆分。例如:
雖然偶然地得到了正確的結果
,但是這種計算是錯誤的。注意到那個不等號,先把
拆分出來求極限是不對的,因為
並不是分子的公因式。如果可以這樣拆分的話,那麼乾脆一開始就先拆分
,然後求得極限為
本文開頭也宣告了,拆分後只能對每一部分
同時求極限,而這裡卻先求
而暫時不求其它部分,出錯!
代入情形的
當且僅當
在 處連續時成立。
例如 在原點處不連續,所以
但是:若
,則 已知:
求證:
證明:
證畢。這就說明了,對
求極限,可以拆分
對其求極限。
所以:
上式計算指數極限可以使用洛必達法則。
最後討論具有代表性的、初學者容易犯錯的問題:
這其實是組合式未定式
,沒有足夠強的理由認為可以先求括號內的極限。(未證明)
初學者錯誤的演算法:
這裡就錯在先對方括號求極限,分子的指數和分母都沒有極限,不適合拆分。
正確的求法應該是這樣的:
接下來就對指數求極限。兩次使用洛必達法則得到指數的極限是
所以
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