数学分析求极限的方法
求极限的方法与技巧
求极限的方法与技巧求极限是高等数学中的重要概念,涉及到数学分析的基本思想和方法,也是物理、工程、经济等领域中的重要工具。
求极限的方法与技巧有以下几点:一、代数方法1. 基本代数运算根据基本代数运算性质,将极限化为四则运算、乘方、开方等简单操作,如:$$\\lim_{x\\rightarrow1}{\\frac{x^2-1}{x-1}}=\\lim_{x\\rightarrow1}{\\frac{(x+1)(x-1)}{x-1}}=\\lim_{x\\rightarrow1}{(x+1)}=2$$2. 分子有理化将分式的分子和分母做有理化处理。
$$\\lim_{x\\rightarrow0}{\\frac{\\sqrt{1+x}-1}{x}}=\\lim_{x\\rightarrow0}{\\frac{(\\sqrt{1+x}-1)(\\sqrt{1+x}+1)}{x(\\sqrt{1+x}+1)}}=\\lim_{x\\rig htarrow0}\\frac{x}{x(\\sqrt{1+x}+1)}=\\frac{1}{2}$$3. 公共因式提取公共因式,把复杂表达式化为简单形式。
$$\\lim_{x\\rightarrow0}\\frac{\\tan(2x)\\sin(3x )}{x^2}=\\lim_{x\\rightarrow0}{\\frac{(2x)(\\sin(3x ))}{x^2\\cos(2x)}}\\cdot\\frac{\\cos(2x)}{2}=3$$二、函数性质应用1. 函数连续性如果函数在一个点连续,那么这个点可以直接代入函数中计算极限。
$$\\lim_{x\\rightarrow1}{\\frac{x^2-1}{x-1}}=2$$2. 中值定理如果函数在 $[a,b]$ 上连续,那么根据中值定理可以导出一个与求解极限有关的不等式。
$$\\lim_{x\\rightarrow0}\\frac{\\sin x}{x}=1$$3. 夹逼定理夹逼定理可以用来求解复杂函数的极限。
求极限的若干方法
求极限的若干方法求极限是数学中的重要内容之一,它在微积分、数学分析、几何等诸多领域中都有广泛的应用。
在数学中,我们经常使用各种方法来求解极限,以下是一些常见的方法。
1. 代入法:当出现极限中的变量可以直接代入某个值时,可以利用代入法求解。
当求lim(x→0) (sinx/x)时,我们可以将x代入0,得到lim(x→0) sinx/0 = lim(x→0) (sin0)/0 = 1/0 = ∞。
2. 抵消法:当极限存在但不易计算时,可以通过抵消法将其化简为易计算的形式。
当求lim(x→∞) (x^2 + 2x + 3)/(x + 1)时,可以利用抵消法将分子的x^2项与分母的x 项抵消,得到lim(x→∞) (x^2 + 2x + 3)/(x + 1) = lim(x→∞) (x + 2 + 3/x)/(1 + 1/x) = ∞/1 = ∞。
4. 夹逼法:当极限存在但不易直接计算时,可以利用夹逼法将其夹在两个已知的极限之间,从而求出极限的值。
当求lim(x→0) x*sin(1/x)时,可以利用夹逼法,由于-1 ≤ sin(1/x) ≤ 1,所以有-lim(x→0) x ≤ lim(x→0) x*sin(1/x) ≤ lim(x→0) x,即-0 ≤ lim(x→0) x*sin(1/x) ≤ 0。
根据夹逼定理,由-lim(x→0) x = 0及lim(x→0) x = 0可知,lim(x→0) x*sin(1/x) = 0。
5. 利用特殊函数的性质:当极限涉及到特殊函数时,可以利用特殊函数的性质来求解。
当求lim(x→∞) (1 + 1/x)^x时,可以利用自然对数函数的性质,将极限转化为lim(x→∞) e^(x*log(1 + 1/x)) = e^lim(x→∞) (x*log(1 + 1/x)) = e^lim(x→∞) (log(1 + 1/x))/((1/x)) = e^lim(x→∞) ((log(1 + 1/x))/((1/x))),再利用洛必达法则,得到lim(x→∞) ((log(1 + 1/x))/((1/x))) = lim(x→∞) (1/((1 + 1/x)(-1/x^2))) = 1。
求极限的方法
求极限的方法求极限是数学分析中的一种重要方法,用于研究数列和函数在某一点或无穷远处的性质。
极限的概念是分析学中涉及面最广、最重要的一类问题之一。
求极限的方法有很多种,常见的有直接代入法、夹逼定理、基本初等函数性质、洛必达法则等。
下面将从这些方法入手,进行详细阐述。
首先,直接代入法是求极限最简单直接的一种方法。
当函数在极限点处连续时,我们可以直接将极限点代入函数,得到极限的值。
例如,对于函数f(x)=x+1,当x趋近于2时,我们可以直接代入x=2,得到极限的值为f(2)=2+1=3。
同时,在使用直接代入法时要注意避免出现未定义的情况,如分母为0的情况。
其次,夹逼定理也是一种常用的求极限的方法。
夹逼定理是指当一个数列或函数的值始终夹在两个已知数列或函数之间,并且这两个数列或函数的极限相等时,该数列或函数的极限也等于这个共同的极限。
这种方法常用于求无穷小量的极限。
例如,对于数列an=1/n,我们可以通过夹逼定理将其夹在0和1之间,从而求得其极限为0。
第三,基本初等函数性质是求极限时经常用到的工具。
基本初等函数的性质有连续性、有界性、单调性等,这些性质对于求极限时有较大帮助。
例如,当x趋近于无穷时,指数函数的极限必定是无穷大,对数函数的极限必定是无穷小。
最后,洛必达法则是一种常用的求极限的方法,尤其适用于求函数之间的极限。
洛必达法则可以将一个函数的极限转化为求该函数的导数的极限。
具体来说,当函数的极限形式是0/0或无穷/无穷时,我们可以计算函数的导数,并再次求极限。
通过多次应用洛必达法则,可以解决一些较为复杂的极限问题。
总结起来,求极限的方法有很多种,适用于不同类型的函数和数列。
除了前面提到的直接代入法、夹逼定理、基本初等函数性质和洛必达法则之外,还有级数展开法、泰勒展开法等等。
在实际求极限的过程中,我们可以根据具体的问题和函数特点选择合适的方法来求解。
掌握这些方法,对于理解函数和数列的性质,解决一些数学问题都极为有帮助。
求极限的12种方法总结及例题
求极限的12种方法总结及例题求极限的12种方法总结及例题1. 引言在数学学习中,求极限是一个重要的概念,也是许多数学题解的基础。
在学习求极限的过程中,有许多不同的方法可以帮助我们理解和解决问题。
本文将总结12种方法,帮助我们更全面地理解求极限的概念,并提供相应的例题进行演示。
2. 利用极限的定义我们可以利用极限的定义来求解问题。
根据定义,当x趋向于a时,函数f(x)的极限为L,即对于任意的正数ε,总存在正数δ,使得当0<|x-a|<δ时,有|f(x)-L|<ε。
利用这个定义,可以求得一些简单的极限,如lim(x→0) sinx/x=1。
3. 利用夹逼准则夹逼准则是求极限常用的方法之一。
当我们无法直接求出某个函数的极限时,可以利用夹逼准则来找到该函数的极限值。
要求lim(x→0) xsin(1/x)的极限,可以通过夹逼准则来解决。
4. 利用极限的四则运算极限的四则运算法则是求解复杂函数极限的基本方法之一。
利用这个法则,我们可以将复杂的函数分解成简单的部分,再进行求解。
要求lim(x→0) (3x^2+2x-1)/(x+1),可以利用极限的四则运算法则来求解。
5. 利用洛必达法则当我们遇到不定型的极限时,可以利用洛必达法则来求解。
洛必达法则可以帮助我们求出不定型极限的值,例如0/0、∞/∞、0*∞等形式。
通过洛必达法则,我们可以将求解不定型极限的过程转化为求解导数的问题,从而得到极限的值。
6. 利用泰勒展开泰勒展开是求解复杂函数极限的有效方法之一。
当我们遇到无法直接求解的函数极限时,可以利用泰勒展开将其转化为无穷级数的形式,然后再进行求解。
通过泰勒展开,我们可以将复杂函数近似为一个多项式,从而求得函数的极限值。
7. 利用换元法换元法是求解复杂函数极限的常用方法之一。
通过适当的变量替换,可以将复杂的函数转化为简单的形式,然后再进行求解。
对于lim(x→∞) (1+1/x)^x,可以通过换元法将其转化为e的极限形式来求解。
求极限的若干方法
求极限的若干方法求极限是微积分中的一个重要概念,它对于研究函数的性质和变化趋势具有重要意义。
在实际应用中,求极限也是解决很多数学和物理问题的基础。
在求解极限的过程中,有许多不同的方法可以使用,本文将介绍一些常用的方法及其应用。
1. 代入法代入法是求解极限最直接的方法之一。
当求解一个函数在某一点的极限时,我们可以直接将这个点的值代入函数中,然后计算函数值。
如果函数在该点有定义并且不是无穷大或无穷小,那么代入法可以直接得到极限的值。
求函数f(x)在x=2处的极限,我们可以直接计算f(2)的值。
2. 夹逼定理夹逼定理是求解极限的重要工具之一。
当我们需要求解一个函数在某一点的极限时,如果能找到另外两个函数,这两个函数在该点的极限都存在,并且夹在原函数的两侧,那么原函数在该点的极限也存在,并且等于这两个函数的极限值。
利用夹逼定理可以解决很多极限存在性的问题。
3. 分式的化简当我们求解分式函数在某一点的极限时,常常需要进行分式的化简。
化简分式可以简化计算,同时也能够减少出错的可能。
当求解极限lim(x->1) (x^2-1)/(x-1)时,我们可以化简分式为lim(x->1) (x+1),从而直接计算得到极限的值。
4. 复合函数的极限复合函数的极限是一种比较常见的极限类型。
当一个函数是另一个函数的复合时,我们需要求解复合函数在某一点的极限时,可以先求解内层函数的极限,然后再利用外层函数的极限。
这样可以将复合函数的极限问题转化为简单函数的极限问题,从而更容易求解。
5. 极限的性质极限具有许多基本性质,这些性质在求解极限时经常会用到。
极限的四则运算性质、函数极限的保号性、函数极限的夹逼性等。
利用这些性质,我们可以将复杂的极限问题化简为基本的极限运算,从而提高求解的效率。
6. 极值点的求解对于一些特殊的函数,例如多项式函数、三角函数、指数函数等,它们在某些点可能有极值。
求解这些函数在极值点的极限可以帮助我们研究函数的性质和变化趋势。
求函数的极限值的方法总结
求函数的极限值的方法总结在数学中,函数的极限值是指函数在某一特定区间上取得的最大值或最小值。
求解函数的极限值是数学分析中经常遇到的问题之一,下面将总结一些常用的方法来求解函数的极限值。
一、导数法对于给定的函数,可以通过求导数来判断函数在某一点附近的单调性和极值情况。
导数表示了函数在某一点处的变化率,通过求导数可以获得函数的驻点(导数为零的点)以及极值点。
一般来说,当函数从单调递增变为单调递减时,即导数由正变负,函数的极大值出现;当函数从单调递减变为单调递增时,即导数由负变正,函数的极小值出现。
所以,通过求导数可以找到函数的极值点,然后通过比较极值点和边界点的函数值,即可确定函数的极限值。
二、二阶导数法在某些特殊情况下,求函数的二阶导数可以提供更加准确的信息来确定函数的极限值。
当函数的二阶导数恒为正时,表示函数处于凸型,此时函数可能有极小值但没有极大值;当函数的二阶导数恒为负时,表示函数处于凹型,此时函数可能有极大值但没有极小值。
通过对二阶导数进行符号判断,可以帮助确定函数的极限值。
三、极限值存在性判定对于一些特殊的函数,通过判定函数的极限值是否存在可以快速确定函数的极限值。
当函数在某一区间上连续且存在最大最小值时,函数的极限值也会存在。
因此,可以通过求解函数在区间端点的函数值,并比较这些函数值来确定函数的极限值。
四、拉格朗日乘数法拉格朗日乘数法是一种通过引入约束条件来求解极值的方法,特别适用于求解带有约束条件的函数的极值。
通过构造拉格朗日函数,将原始问题转化为无约束的极值问题,然后通过求解极值问题来确定函数的极限值。
五、切线法切线法是一种直观而有效的求解函数极值的方法。
通过观察函数图像,在极值附近找到一条切线,使得切线与函数图像的接触点的函数值最大或最小。
通过近似切线与函数图像的接触点,可以获得函数的极值的近似值。
六、数值法数值法是一种通过计算机进行数值逼近的方法来求解函数的极限值。
通过将函数离散化,并在离散点上进行计算,可以得到函数在这些离散点上的函数值,然后通过比较这些函数值来确定函数的极限值。
求极限的计算方法总结
千里之行,始于足下。
求极限的计算方法总结极限是数学中重要的概念,它描述了函数在某一点无限接近于某个值的性质。
计算极限是数学分析中的基础内容,对于解决数学问题和理解函数的行为至关重要。
下面将总结一些计算极限的常见方法。
1.代入法:当极限的表达式中存在某个点的函数值不存在时,可以通过代入法来计算极限。
代入法即将极限的定义中与某些点不全都的部分进行代入,然后计算出相应的极限值。
2.分子分母有理化:当极限表达式中含有分数,且分母中有根式时,可以将分子分母有理化,即通过乘以分子分母的共轭形式,将根式消去。
3.利用无穷小量的性质:当极限表达式中存在无穷小量时,可以利用无穷小量的性质进行计算。
例如,常见的无穷小量的性质有:a.加减无穷小量仍旧是无穷小量;b.有界函数与无穷小量相乘仍旧是无穷小量;c.有限次幂无穷小量也是无穷小量等。
4.利用极限的四则运算法则:对于四则运算,极限也有相应的运算法则。
常见的极限运算法则有:a.加减法则:lim(f(x) ± g(x)) = lim f(x) ± lim g(x)b.乘法法则:lim(f(x) * g(x)) = lim f(x) * lim g(x)c.除法法则:lim(f(x) / g(x)) = lim f(x) / lim g(x),其中lim g(x) ≠ 0d.复合函数法则:lim(f(g(x))) = lim f(g(x)), when lim g(x) exists第1页/共2页锲而不舍,金石可镂。
5.利用夹逼定理:当极限表达式无法直接计算时,可以利用夹逼定理进行计算。
夹逼定理规定了假如存在两个函数h(x)和i(x),使得对于足够大的x,h(x) ≤ f(x) ≤i(x),且lim h(x) = lim i(x) = L,则lim f(x)也等于L。
6.利用洛必达法则:洛必达法则可用于计算形如lim(f(x)/g(x))的不定型极限,其中f(x)和g(x)在极限点四周连续可导。
求极限的几种方法
求极限的几种方法在数学分析中,求极限是一种重要的技巧和方法,用于研究数列、函数的收敛性和特性。
对于求极限的方法,可以总结为以下几类:代入法、夹逼法、等价无穷小代换法、洛必达法则、泰勒展开精确到n次、换元法、分数分解法、递归关系法等。
一、代入法:代入法是求函数极限的最基本的方法之一,适用于绝大多数最简单的函数。
通过将自变量值代入函数中,得到具体的函数值,看函数的值是否有限并趋于确定的值,如果有限且趋于确定的值,则可以认为该函数极限存在,并等于该确定的值。
当然,代入法只是一种相对简单和直观的方法,并不适用于复杂函数的极限计算。
二、夹逼法:夹逼法也被称为迫敛法或挤压定理,适用于数列或函数的极限计算。
当数列或函数存在上、下界,且上、下界的极限都为所求极限时,可以通过夹逼法来证明所求极限的存在并求得。
三、等价无穷小代换法:等价无穷小代换法是一种常用的得到极限的方法之一,将一个复杂的极限问题转化成一个简单的等价无穷小求极限问题。
其主要思想是将原函数与理论已知的函数进行比较,找出它们之间的等价关系,进而得到原函数的极限。
常用的等价无穷小有:指数、对数、三角函数等。
四、洛必达法则:洛必达法则是求函数极限的常用方法之一,主要用于求解0/0型或∞/∞型的极限。
其基本思想是将函数的极限转化成求导数的极限。
通常情况下,通过不断使用洛必达法则,可以通过求多次极限最终得到函数的极限。
五、泰勒展开精确到n次:对于有限次求导的函数,可以使用泰勒展开式来近似估计函数极限。
泰勒展开式是用若干项之和来逼近一个函数的方法,通过将函数展开成多项式形式,可以在一定程度上表示出原函数的性质。
通常情况下,使用泰勒展开精确到n次可以更加准确地求得函数的极限。
六、换元法:换元法也称为特殊换元法,通过选择合适的换元变量,将原来复杂的极限问题转化成更加简单的极限计算问题。
常见的换元方法有:取代法、正弦替换法、余弦替换法、平方根替换法等。
七、分数分解法:分数分解法是一种常用的计算复杂函数极限的方法,通过将极限问题利用分式相除的形式,将复杂的极限表达式化简成多个简单函数之比的极限表达式,进而进行求解。
求函数极限的方法与技巧
求函数极限的方法与技巧求函数极限是微积分的重要内容之一,也是数学分析中的基本问题。
求函数极限需要掌握一定的方法与技巧,下面将从常用的方法、典型的技巧和注意事项等方面进行详细介绍。
1. 代入法代入法是求函数极限最简单的方法之一。
当函数在极限点附近没有特殊的性质时,可以通过直接代入极限值来求解极限。
求函数f(x)=2x-1在点x=3处的极限,直接代入x=3,即可得到f(3)=2*3-1=5,所以极限值为5。
2. 分式化简法对于复杂的函数极限,通常可以利用分式化简法来解决。
将函数化为分式形式,通过合并同类项或者提取公因式等方法,将分式化简至最简形式,然后再进行极限运算。
这样可以简化计算,并且更容易得到极限值。
3. 夹逼准则夹逼准则也是求解极限常用的方法之一。
夹逼准则是一种利用不等式来求解极限的方法,通常用于求解无穷小的极限。
利用夹逼准则可以将复杂的极限问题转化为相对简单的不等式推导问题,从而更容易求得极限值。
4. 极限换元法极限换元法是求解函数极限的一种有效方法,也是求极限的一个经典技巧。
通过将变量进行适当的换元,可以将原来复杂的极限问题转化为相对简单的形式,从而更容易求解极限值。
常见的换元方式包括三角换元、指数换元、对数换元等。
二、典型的技巧1. 分步求解有些复杂的函数极限问题可以通过分步求解来进行,先将函数进行分解或者阶段性的处理,然后逐步求解各个部分的极限值,最后将结果进行合并得到整体的极限值。
这样可以降低计算的复杂度,更容易求得极限值。
2. 极限的运算法则在进行极限运算时,可以利用极限的运算法则来简化计算。
其中包括加减法法则、乘法法则、除法法则、幂函数法则、复合函数法则等,这些运算法则可以在极限计算中起到一定的简化作用,并帮助求得极限值。
3. 利用对称性对称性在求解函数极限中也是一种常用的技巧。
对于对称性的函数或者函数的特殊性质,可以利用对称性来简化极限计算,例如利用奇偶性、周期性等性质,从而简化计算过程,更容易求得极限值。
求极限的计算方法总结
求极限的计算方法总结在数学中,极限是一种重要的概念,用于描述一个函数或者数列在一些点或无穷远处的趋势。
计算极限是解决微积分、数学分析以及其他数学领域中问题的基础。
极限的计算方法种类繁多,以下是一些常见的极限计算方法的总结:1.代入法:直接将要计算的极限值代入函数中。
这个方法通常适用于简单的极限,例如多项式的极限。
2. 分子有理化法:对于含有根式的极限,可以通过有理化方法将分子有理化,从而更容易求得极限。
例如,对于极限lim(x->0)((sinx)/x),可以通过将分子分母都乘以(conj(x))来有理化。
3. 倍角公式和和差化积公式:对于一些三角函数的极限,可以使用倍角公式或和差化积公式进行化简。
例如,对于极限lim(x->0)((sin2x)/(x^3)),可以使用倍角公式将分子化简为2*sin(x)*cos(x),进而求得极限。
4. 指数函数和对数函数的性质:对于一些指数函数和对数函数的极限,可以利用它们的性质进行计算。
例如,对于极限lim(x->0)(e^x-1)/x,可以利用指数函数的性质e^0=1进行计算。
5. L'Hospital法则:L'Hospital法则是求解一些特定类型极限的强大工具。
该法则适用于极限形式为0/0或无穷/无穷的情况。
它的基本思想是将函数的求导转化为简化问题。
例如,对于极限lim(x->0)((sinx)/x),可以使用L'Hospital法则将其转化为lim(x->0)(cosx)/1=16. 夹逼准则:夹逼准则适用于求解一些不能直接计算的极限,它的基本思想是找到两个函数夹住要计算的函数,并且这两个函数的极限相等。
然后可以利用夹逼准则得到要计算函数的极限。
例如,对于极限lim(x->0)(x*sin(1/x)),我们可以利用夹逼准则,将其夹逼在两个函数0和x之间,从而得到0。
7. 泰勒级数展开:对于一些复杂的函数,可以利用泰勒级数展开来近似求解极限。
极限的求法及常见方法
极限的求法及常见方法极限是微积分中的一个非常重要的概念,其广泛应用于各个领域中的数学问题,尤其在工程、物理等实际应用中,称为数学分析的基础。
求解极限的方法非常多样化,主要包括分析法、夹逼法、洛必达法、泰勒展开法等多种常见方法。
1.分析法分析法是极限求解的最常用方法之一。
常用于求有理函数和无理函数的极限。
具体方法为,将被求极限的式子分子分母进行化简,提取出其中与自变量有关的项,将无穷小量相互抵消,直到式子可以直接代入极限值求解。
例如,对于求极限lim x→0 (sin x)/x,我们可以通过分析法将其中的分母x与sin x配合得到:lim x→0 (sin x/x)×(1/1) = 1×1 = 1。
2.夹逼法夹逼法是求解极限非常常用的方法之一,适用于取值范围狭窄的函数里面,例如正弦函数和余弦函数等。
具体方法为,找到与待求极限函数类似的两个函数,一个比待求极限函数大,一个比它小,然后用这两个函数的极限值夹逼待求极限函数。
例如,对于求极限lim x→0 x sin (1/x),我们设f(x)=x,g(x)=-x,则g(x)≤x sin (1/x) ≤ f(x),取极限得到:lim x→0 g(x)=-0,lim x→0 f(x)=0,由夹逼定理可得lim x→0 x sin (1/x)=0。
3.洛必达法洛必达法是一种比较简单的求解极限的方法,主要适用于涉及两个函数除法的情况。
其基本思想是在求解极限时,将分子和分母同时对自变量求导数,然后再求导数代入极限求解。
例如,对于求极限lim x→0 (sin x/x),我们将分子和分母的导数直接代入:lim x→0 (cos x/1) = 1。
4.泰勒展开法泰勒展开法是一种比较高级的求解极限的方法,适用于一些复杂函数的极限求解。
其基本思想是通过泰勒公式将函数在某点带入到无穷阶导数公式中,得到一个无穷级数,然后通过级数求和计算待求极限值。
例如,对于求极限lim x→0 (e^x-1)/x,我们可以使用泰勒展开公式展开得到:lim x→0 [1+x/2!+x^2/3!+......]/x,将分子分母都除以x,得到lim x→0 [1/2!+x/3!+.....],代入x=0,得到极限值为1/2。
函数极限的十种求法
函数极限的十种求法函数极限是高等数学中的一个重要概念,在数学分析、微积分、实变函数、复变函数等领域均有应用。
函数极限的求法有很多种,以下将介绍其中的十种方法。
一、代数方法利用现有函数的代数性质,根据极限的定义求解。
例如,对于函数 f(x)=2x+1-x,当 x 趋近于 1 时,有:lim f(x) = lim (2x+1-x) = lim x+1 = 2x→1 x→1 x→1 x→1二、夹逼定理夹逼定理也称为夹逼准则或夹逼定律。
当f(x)≤g(x)≤h(x),且lim f(x)=lim h(x)=l 时,有 lim g(x)=l。
例如,对于函数 f(x)=sin(x)/x 和 g(x)=1,当 x 趋近于 0 时,有:-1 ≤sin(x)/x ≤ 1lim -1 ≤ lim sin(x)/x ≤ lim 1x→0 x→0 x→0 x→0lim sin(x)/x = 1三、单调有界准则单调有界准则也称收敛定理。
当一个数列同时满足单调有界性质,即数列单调递增或单调递减且有上(下)界时,该数列必定收敛。
对于函数而言,只需要证明其单调有界的性质,即可用该准则求出其极限值。
例如,对于函数 f(x)=sin(x)/x,当 x 趋近于 0 时,此时 f(x) 没有极限值,但是根据单调有界准则,可以求得其极限是 1。
四、洛必达法则洛必达法则是一种有效的求函数极限值的方法,通常用在0/0形式的极限中。
对于连续可导的函数 f(x) 和 g(x),若 lim f(x)/g(x)存在,则有:lim f(x) lim f'(x)lim ——— = lim ———x→a g(x) x→a g'(x)其中“lim” 表示极限符号,f'(x) 表示 f(x) 的导数,g'(x) 表示 g(x) 的导数。
如果上式右边的极限存在,那么左边的极限也存在,并且二者相等。
例如,对于函数 f(x)=x^2+2x 和 g(x)=x+1,当 x 趋近于 1 时,有:lim (x^2+2x) lim (2x+2)lim ———— = lim ———— = 4x→1 x+1 x+1五、泰勒公式泰勒公式是求解函数在某点处的极限值的有效方法之一。
求极限的常用方法
求极限的常用方法求极限是数学分析中一个重要的概念,它可以帮助我们理解函数在一些点处的行为,并在许多数学领域中发挥重要作用。
下面是一些常用的方法和技巧,来帮助我们求解各种类型的极限。
1.代入法:当函数在其中一点的极限存在时,我们可以尝试直接将该点的值代入函数中,看看是否会得到一个有意义的结果。
如果代入的结果是有限的,那么说明极限存在并等于该有限值。
然而,这种方法只适用于简单的函数和特定的极限问题。
2.分母有理化:当我们遇到含有分母中包含根式或其他不便计算的因素时,可以尝试将其有理化。
常用的方法有利用平方差公式或者乘法公式,以及通过分子分母同乘共轭式等。
3.分子有理化:类似于分母有理化,当我们遇到函数中含有根式时,可以尝试将其有理化。
常用的方法有利用平方差公式,乘方差公式以及平方和公式等。
4.拆分分数项:对于复杂的分式函数,我们可以尝试将其分解成简单的分式项,然后对各项求极限,再根据极限的性质进行求解。
5.极限的性质和定理:除了直接计算极限,我们还可以利用一些常见的极限性质和定理来简化问题。
例如,极限的四则运算法则、复合函数的极限、极限的保号性等都可以帮助我们更好地理解和求解极限。
6.夹逼定理:夹逼定理是求解一些复杂极限的常用方法之一、该定理的核心思想是通过构造两个函数,一个上界函数和一个下界函数,然后利用这两个函数对待求函数进行夹逼,从而确定待求函数的极限。
这个方法常用于求解无穷大和无穷小的极限。
7.泰勒展开:泰勒展开是求解一些复杂函数的极限的重要方法。
该方法利用了泰勒级数的定义,将复杂的函数近似为一个无穷级数,然后通过截断级数来计算近似的极限值。
8. L'Hospital法则:L'Hospital法则是求解一些不定型极限的重要方法之一、该法则利用导数和洛必达法则,将一个不定型极限转换为一个更简单的极限,然后进行求解。
9.递推关系:递推关系是求解一些递推数列的极限的重要方法。
该方法利用数列之间的递推关系,将数列的极限转化为递归方程的极限,并利用递归方程的解求解极限。
数学分析中求极限的方法总结
数学分析中求极限的方法总结1 利用极限的四则运算法则和简单技巧极限的四则运算法则叙述如下:定理1.1(1(2(3)若B ≠0(4(5)[]0lim ()lim ()nnn x x x x f x f x →→⎡⎤==A ⎢⎥⎣⎦(n 为自然数)i由上述的性质和公式我们可以看书函数的和、差、积、商的极限等于函数极限的和、差、积、商。
例1. 求225lim3x x x →+- 解:由定理中的第三式可以知道()()22222lim 55lim 3lim 3x x x x x x x →→→++=--22222lim lim5lim lim3x x x x x x →→→→+=+225923+==--例2. 求3x →33x x→→=3x→=14=式子经过化简后就能得到一个只有分母含有未知数的分式,直接求极限即可例3. 已知()11112231nxn n=+++⨯⨯-⨯观察11=1122-⨯111=2323-⨯因此得到()11112231nxn n=+++⨯⨯-⨯11111111223311n nn=-+-+-+---1lim lim11nn nxn→∞→∞⎛⎫=-=⎪⎝⎭2 利用导数的定义求极限导数的定义:函数f(x)如果()()00lim limx xf x x f xyx x∆→∆→+∆-∆=∆∆存在,则此极限值就称函数f(x)()'f x。
即f(x)在定点0x 的导数。
例4.lim()212lim'22x x f x f x f πππ→⎛⎫- ⎪⎝⎭==⎛⎫- ⎪⎝⎭12=3 利用两个重要极限公式求极限两个极限公式:(1(2)1lim 1xx ex →∞⎛⎫+= ⎪⎝⎭但我们经常使用的是它们的变形:(1,(2例5:xx x x 10)1()21(lim +-→解:为了利用极限故把原式括号内式子拆成两项,使得第一项为e x xx =+→10)1(lim 1,第二项和括号外的指数互为倒数进行配平。
极限的运算法则及计算方法
极限的运算法则及计算方法极限是数学分析中的重要概念,用于描述函数在一些点无限接近一些值的情况。
极限的运算法则涉及到极限的四则运算、复合函数的极限、反函数的极限以及夹逼定理等内容。
下面将详细介绍极限的运算法则及计算方法。
1.极限的四则运算法则:(1)和差运算法则:设函数f(x)和g(x)在点x=a处极限存在,那么函数f(x)和g(x)的和差的极限存在,并且有以下公式:lim (f(x) ± g(x)) = lim f(x) ± lim g(x)(2)乘积运算法则:设函数f(x)和g(x)在点x=a处极限存在,那么函数f(x)和g(x)的乘积的极限存在,并且有以下公式:lim f(x)g(x) = lim f(x) · lim g(x)(3)商运算法则:设函数f(x)和g(x)在点x=a处极限存在,并且lim g(x)≠0,那么函数f(x)和g(x)的商的极限存在,并且有以下公式:lim f(x)/g(x) = lim f(x)/lim g(x)2.复合函数的极限:(1)设函数f(x)在点x=a处极限存在,并且函数g(x)在点x=limf(x)处极限存在,那么复合函数g(f(x))在点x=a处极限存在,并且有以下公式:lim g(f(x)) = lim g(u) (u→lim f(x)) = lim g(u) (u→a) = lim g(v) (v→a)(2)特别地,如果函数f(x)在点x=a处极限存在,并且函数g(x)在点x=lim f(x)处连续,那么复合函数g(f(x))在点x=a处极限存在,并且有以下公式:lim g(f(x)) = g(lim f(x)) = g(f(a))3.反函数的极限:(1)设函数y=f(x)在点x=a处具有反函数,并且在点x=a处极限存在,那么函数x=f^[-1](y)在点y=f(a)处极限存在,并且有以下公式:lim x→a f^[-1](y) = f^[-1](lim y→f(a))4.夹逼定理:假设函数g(x)≤f(x)≤h(x)在点x=a处成立,并且g(x)和h(x)在点x=a处极限都等于L,那么函数f(x)在点x=a处也存在极限,并且极限等于L,即有以下公式:lim f(x) = L以上就是极限的运算法则及计算方法的基本内容。
数学分析中求极限的方法总结
数学分析中求极限的方法总结一、数列极限:1.利用通项公式或递推公式求出数列的表达式,进而通过数学运算和性质进行极限求解;2.利用引理,例如夹逼定理、单调有界定理等,根据已知的性质以及所要求的极限关系,确定一个与之相关的已知极限,然后运用引理求解未知极限。
二、函数极限:1.利用函数的性质,例如连续性、导数性质等,结合极限的定义进行计算;2.利用夹逼定理、单调有界准则等物理建模方法,将复杂的函数极限问题转化为更简单的函数极限问题,然后求解;3.利用泰勒展开、极坐标变换、特殊函数性质等数学分析工具进行极限计算。
三、级数极限:1.根据级数极限的定义,利用极限计算原理进行求解;2.利用级数的收敛判别法,例如比较判别法、积分判别法、根值判别法等,确定级数的收敛性质,进而求解其极限。
在具体的求极限中,还可以运用以下方法和技巧:1. 运用数列极限的性质,例如子数列性质、Cauchy准则等,进行极限求解;2.将复杂的极限问题化为较为简单的形式,例如利用变量替换或函数分解等方法;3.利用数列和函数的收敛性质,例如极限的保序、保号、保比、保和等运算规则;4. 运用Stolz定理、L'Hopital法则等特殊的求极限方法;5.利用正弦函数、余弦函数、指数函数、对数函数等特殊函数的性质,进行计算。
最后,对于一些复杂的极限问题,如果经过常规方法无法求解,可以尝试使用数值逼近法,例如牛顿法、二分法等,来逼近极限值。
综上所述,数学分析中求极限的方法主要包括数列极限、函数极限和级数极限等多个方面。
除了利用极限的定义和性质进行计算外,还可以利用引理、准则、工具和技巧等进行解题。
在实际的极限求解中,还需要根据具体问题选择最合适的方法,灵活运用,提高解题效率。
求极限的方法与技巧
求极限的方法与技巧求极限是微积分中一个重要的概念,它在数学分析、物理学、经济学等许多领域都有广泛的应用。
正确理解和应用极限的方法和技巧对于解决复杂问题至关重要。
在本文中,我将分享一些求极限的方法和技巧。
一、代入法代入法是求解极限最基本的方法之一、当函数在特定点不可求值或复杂时,我们可以通过代入该点的相邻值来近似求解极限。
例如,对于函数f(x)=x^2,要求极限lim(x->2)f(x),我们可以尝试代入x=2附近的数字,如1.9、1.99、1.999等,通过逐渐逼近2,来估算极限的值。
当代入的数字越接近2时,得到的极限值越接近真实值。
二、基本极限法则基本极限法则是求极限过程中的重要工具,它基于一系列基本的极限结果。
以下是常用的基本极限法则:1. 常数法则:lim(x->a)c=c,其中c为常数;2. 幂函数法则:lim(x->a)x^n=a^n,其中n为正整数,a为实数;3. 指数函数法则:lim(x->0)(1+x)^n=1,其中n为正整数;4. 三角函数法则:lim(x->0)sin(x)/x=1,lim(x->0)(1-cos(x))/x=0;5. 对数函数法则:lim(x->1)ln(x)=0。
通过灵活运用这些基本极限法则,可以简化复杂的极限计算过程。
三、夹逼法夹逼法是求解极限中一种常用的思路。
当我们需要求解一个函数f(x)在特定点的极限时,可以通过构造两个函数g(x)和h(x),使得g(x)≤f(x)≤h(x),且lim(x->a)g(x)=lim(x->a)h(x)=L,则根据夹逼定理,可以得到lim(x->a)f(x)=L。
通过灵活选择g(x)和h(x),我们可以利用夹逼法求解复杂的极限问题。
四、换元法换元法是极限求解中一种常用的技巧。
通过进行变量替换,可以将复杂的极限问题转化为简单的形式。
例如,对于极限lim(x->0)sin(2x)/x,我们可以进行变量替换令u=2x,得到lim(u->0)sin(u)/(u/2),进一步化简为lim(u->0)2sin(u)/u。
数学分析求极限的方法
数学分析求极限的方法
在数学分析中,常用的求极限的方法有以下几种:
1. 代入法:将变量替换为极限点的值,然后计算极限。
如果结果存在有限数或无穷大,则极限存在;否则,极限不存在。
2. 夹逼准则:对于一个数列或函数,如果存在两个收敛数列或函数,它们的极限都是所求极限的话,那么所求极限也是存在的。
3. 函数极限的性质:根据函数极限的性质,如和差乘商的极限,复合函数的极限等,可以间接求得极限。
4. 极限的四则运算法则:对于形如极限运算的表达式,可以利用极限的四则运算法则,将其化简成简单的形式来求解。
5. 柯西收敛准则:对于一个数列或函数,如果对于任意给定的正数ε,存在正整数N,使得当n和m大于等于N时,数列或函数的值之差小于ε,则称该数列或函数是柯西收敛的,进而通过该准则求得极限。
6. 初等函数极限:对于一些常见的初等函数的极限,如指数函数、对数函数、三角函数等,可以利用它们的性质直接求得极限。
需要注意的是,在使用这些方法求解极限时,需要结合具体的题目和问题,选择合适的方法来求解。
极限的几种求法初探
极限的几种求法初探极限在数学中是一个非常重要的概念,它在微积分、数学分析、数论等多个数学领域中都有广泛的应用。
求解极限可以帮助我们了解函数的性质,研究函数的增长趋势以及作为数学证明的重要工具。
下面我将初步探讨几种求解极限的方法。
一、直接代入法直接代入法是最简单也是最直接的求解极限的方法。
它适用于一些特殊的极限问题,例如当我们需要求一个函数在某一点的极限时,可以通过将该点的x值代入到函数中,然后计算函数的值即可得到极限值。
但需要注意的是,直接代入法只适用于函数在该点处有定义的情况。
二、因子分解法因子分解法是一种常用的求解极限的方法,它适用于涉及多项式的极限问题。
具体来说,我们可以通过因式分解将一个复杂的极限表达式转化为两个或多个简单的极限表达式的乘积或比值。
然后我们可以对这些简单的极限表达式进行计算,最后得到原极限的结果。
因子分解法的关键是将复杂的极限表达式进行简化,以便于计算。
三、夹逼定理夹逼定理是一种重要的求解极限的方法,也被称为夹逼准则或夹逼法则。
它适用于一些由上下界逼近的极限问题。
夹逼定理的核心思想是通过找到两个函数,一个上界函数和一个下界函数,它们在给定点附近都收敛于同一个极限,从而可以确定原函数在该点的极限。
四、洛必达法则洛必达法则是一种常用的求解极限的方法,它适用于求解一些形式为不定型的极限问题,例如0/0、∞/∞、0∙∞等。
洛必达法则的核心思想是通过求取函数的导数的极限来求解原极限。
具体来说,如果一个函数的分子和分母在某一点都为0或者都趋于无穷大,那么可以将它们对应的导数作为新的分子和分母,然后再次求极限。
重复应用洛必达法则,直到求得不是不定型的极限为止。
五、泰勒展开法泰勒展开法是一种常用的求解近似极限的方法,它适用于求解高阶无穷小量的问题。
泰勒展开法的核心思想是通过将一个函数在某一点展开为一个无穷级数的形式,然后根据级数的性质来求得极限的结果。
泰勒展开法的关键是选择合适的展开点和展开级数,以及截取适当的级数项来近似原极限。
求函数极限的方法与技巧
求函数极限的方法与技巧
函数极限是数学分析中的一个重要概念,用于描述函数在某一点或无穷远处的趋势。
求函数极限的方法与技巧有很多,下面将介绍一些常用的方法:
1. 代入法:
这是最简单也是最直接的求函数极限的方法。
即将要求的极限值代入函数中计
算。
2. 等价无穷小替换法:
当函数极限形式为无穷小与无穷大相乘或相除时,可以将其替换为等价无穷小,
然后再求极限。
3. 夹逼准则:
当函数在某一区间内与两个已知函数夹在中间,且这两个已知函数极限值相等时,可以利用夹逼准则求得要求的极限。
4. 利用极限性质:
有些函数的极限可以利用基本极限性质求得,例如常见的指数函数、对数函数、
三角函数等。
5. L'Hospital法则:
当函数的分子和分母在某一点的极限都为0或者都为无穷大时,可以使用
L'Hospital法则求得函数极限。
6. 泰勒展开法:
有些函数无法直接求得极限,可以使用泰勒展开法将函数展开成一个求极限较容
易的形式,然后再求得极限。
7. 收敛性判断:
对于一些特殊的函数列,可以使用收敛性判断的方法判断函数极限是否存在。
除了以上提到的方法与技巧,还可以根据具体问题的特点,灵活应用其他的数学分析
技巧来求解函数极限。
需要注意的是,求函数极限的过程需要严格的逻辑推理、数学推导
和计算技巧,需要熟练掌握相关的数学理论和运算方法。
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求极限的方法具体方法⒈利用函数极限的四则运算法则来求极限定理1①:若极限)(lim 0x f x x →和)(lim x g xx →都存在,则函数)(x f ±)(x g ,)()(x g x f ⋅当0x x →时也存在且①[])()()()(lim lim lim 0.0x g x f x g x f x x x x x →→→±=±②[])()()()(lim lim lim 0x g x f x g x f x x x x x x →→→⋅=⋅又若0)(lim 0≠→x g x x ,则)()(x g x f 在0x x →时也存在,且有 )()()()(limlim lim 0x g x f x g x f x x x x x x →→→= 利用极限的四则运算法则求极限,条件是每项或每个因子极限存在,一般所给的变量都不满足这个条件,如∞∞、00等情况,都不能直接用四则运算法则,必须要对变量进行变形,设法消去分子、分母中的零因子,在变形时,要熟练掌握饮因式分解、有理化运算等恒等变形。
例1:求2422lim ---→x x x解:原式=()()()02222lim lim22=+=-+---→→x x x x x x⒉用两个重要的极限来求函数的极限①利用1sin lim=→xxx 来求极限 1sin lim 0=→x xx 的扩展形为: 令()0→x g ,当0x x →或∞→x 时,则有()()1sin lim 0=→x g x g x x 或()()1sin lim =∞→x g x g x例2:xxx -→ππsin lim解:令t=x -π.则sinx=sin(-π t)=sint, 且当π→x 时0→t 故 1sin sin lim lim==-→→t tx x t x ππ例3:求()11sin 21lim --→x x x解:原式=()()()()()()()211sin 1111sin 122121lim lim =--⋅+=-+-+→→x x x x x x x x x ②利用e x x =+∞→)11(lim 来求极限e x x =+∞→)11(lim 的另一种形式为e =+→ααα1)1(lim .事实上,令.1x =α∞→x .0→⇔α所以=+=∞→x x x e )11(lim e =+→ααα10)1(lim例4: 求xx x 1)21(lim +→的极限解:原式=221210)21()21(lim e x x xx x =⎥⎦⎤+⋅⎢⎣⎡+→利用这两个重要极限来求函数的极限时要仔细观察所给的函数形式只有形式符合或经过变化符合这两个重要极限的形式时才能够运用此方法来求极限。
一般常用的方法是换元法和配指数法。
⒊利用等价无穷小量代换来求极限所谓等价无穷小量即.1)()(lim=→x g x f x x 称)(x f 与)(x g 是0x x →时的等价无穷小量,记作)(x f )(~x g .)(0x x →.定理2②:设函数)(),(),(x h x g x f 在)(00x u 内有定义, 且有)(x f )(~x g .)(0x x →① 若,)()(lim 0A x g x f x x =→则A x h x g x x =→)()(lim 0② 若,)()(lim 0B x f x h x x =→则B x g x h x x =→)()(lim 0 证明:①A A x h x f x f x g x h x g x x x x x x =⋅=⋅=→→→1)()()()()()(lim limlim 0②可类似证明,在此就不在详细证明了!由该定理就可利用等价无穷小量代换来求某些函数的极限 例5:求3sin sin tan limx xx x -→的极限解:由 ).cos 1(cos sin sin tan x xxx x -=-而)0(,~sin →x x x ; ,2~cos 12x x -(x 0→);33sin x x -3~x ,(x 0→).故有30sin sin tan lim x x x x -→= lim 0→x 212cos 132=⋅⋅x x x x 注:由上例可以看出,欲利用此方法求函数的极限必须熟练掌握一些常用的 等价无穷小量,如:由于1sin lim 0=→x xx ,故有x sin ).0(,~→x x 又由于,1arctan lim 0=→x xx 故有arctanx x ~,(x 0→). 另注:在利用等价无穷小代换求极限时,应该注意:只有对所求极限中相乘或相除的因式才能用等价无穷小量来代换,而对极限式中的相加或相减的部分则不能随意代换。
如上式中,若因有tanx x ~,);0(→x x sin x ~).0(,→x 而推出30sin sin tan lim x x x x -→=0sin 30lim =-→xxx x 则得到的结果是错误的。
⒋ 利迫敛性来求极限定理3③:设lim 0x x →f(x)= lim 0x x →g(x)=A,且在某),('0δx u o 内有f(x)≤h(x)≤g(x),则lim 0x x →h(x)=A例6:求lim 0-→x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡x 1的极限解:Θ1≤x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡x 1<1-x. 且1)1(lim 0=--→x x 由迫敛性知∴lim 0-→x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡x 1=1做此类型题目的关键在于找出大于已知函数的函数和小于已知函数的函数,并且所找出的两个函数必须要收敛于同一个极限。
⒌利用函数的连续性求极限利用函数的连续性求极限包括:如函数)(x f 在0x 点连续,则)()(0lim 0x f x f x x =→及若a x x x =→)(lim 0ϕ且f(u)在点a 连续,则[]⎥⎦⎤⎢⎣⎡=→→)()(lim lim 00x f x f x x x x ϕϕ 例7:求2arcsin 2cos 10lim x xx e -→的极限解:由于lim→x 41arcsin 2cos 12=-x x 及函数()4e uf =在41=u 处连续,故lim 0→x 2arcsin 2cos 1xxe-=20arcsin 2cos 1lim xxx e-→=41e 。
⒍利用洛比达法则求函数的极限在前面的叙述中,我们已经提到了利用等价无穷小量来求函数的极限,在此笔者叙述一种牵涉到无穷小(大)量的比较的求极限的方法。
我们把两个无穷小量或两个无穷大量的比的极限统称为不定式极限,分别记作00型或∞∞型的不定式极限。
现在我们将以导数为工具研究不定式极限,这个方法通常称为洛比达法则。
下面就给出不定式极限的求法。
(1)对于型不定式极限,可根据以下定理来求出函数的极限定理4④:若函数f(x)和函数g(x)满足:①lim 0x x →)(x f =lim 0x x →)(x g =0。
②在点0x 的某空心邻域)(00x u 内两者都可导,且0)('≠x g ③limx x →)(')('x g x f =A 。
(A 可为实数,也可为∞±或∞) 则limx x →)()(x g x f =lim 0x x →)(')('x g x f =A 。
注:此定理的证明可利用柯西中值定理,在此,笔者就不一一赘述了。
例8:求limπ→x xx2tan cos 1+ 解:容易检验f(x)=1+x cos 与g(x)=x 2tan 在π=0x 的邻域里满足定理的条件①和②,又因lim π→x )(')('x g x f =lim π→x x x x2sec tan 2sin -= -lim π→x 212cos 3=x 故由洛比达法则求得,limx x →)()(x g x f =lim 0x x →)(')('x g x f =21在此类题目中,如果limx x →)(')('x g x f 仍是0型的不定式极限,只要有可能,我们可再次利用洛比达法则,即考察极限limx x →)(')('x g x f 是否存在。
当然,这是)('x f 和)('x g 在0x 的某邻域内必须满足上述定理的条件。
例9:求)1ln()21(221lim x x e xx ++-→ 解:利用)1ln(2x +2~x (0→x ),则得 原式=lim→x 221)21(x x e x+-=lim 0→x x x e x2)21(21-+-=lim→x 1222)21(23==+--x e x在利用洛比达法则求极限时,为使计算更加快捷减少运算中的诸多不便,可用适当的代换,如下例, 例10:求lim+→x xex -1解:这是0型不定式极限,可直接运用洛比达法则求解,但是比较麻烦。
如作适当的变换,计算上就会更方便些,故 令,x t =当+→0x 时有+→0t ,于是有lim 0+→x xex-1=111lim lim00-=-=-++→→tt t t ee t (2)∞∞型不定式极限 若满足如下定理的条件,即可由如下定理计算出其极限。
定理5⑤:若函数f(x)和函数g(x)满足:①lim 0+→x x )(x f =lim 0+→x x )(x g =∞②在点0x 的某空心邻域)(00x u +内两者都可导,且0)('≠x g ③lim0+→x x )(')('x g x f =A ,(A 可为实数,也可为∞±或∞)。
则lim0+→x x )()(x g x f =lim 0+→x x )(')('x g x f =A 。
此定理可用柯西中值定理来证明,在此,笔者就不一一赘述了。
例11:求xx x ln lim+∞→ 解:由定理4得,''ln (ln )l0()lim lim lim x x x x x x x x→+∞→+∞→+∞=== 注1:若limx x →)(')('x g x f 不存在,并不能说明lim 0x x →)()(x g x f 不存在。
注2:不能对任何比式极限都按洛比达法则来求解。
首先必须注意它是不是不定式极限;其次是观察它是否满足洛比达法则的其它条件。
下面这个简单的极限lim∞→x xxx sin +=1 虽然是∞∞型的,但若不顾条件随便使用洛比达法则: lim∞→x x x x sin +=lim ∞→x 1cos 1x+就会因右式的极限不存在而推出原式的极限不存在这个错误的结论。
(3)其它类型不定式极限不定式极限还有∞⋅0,∞1,00,0∞,∞-∞等类型。