一元函数微积分学内容提要

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第四部分 一元函数微积分

第11章 函数极限与连续[内容提要]

一、函数:(138-141页)

1、函数的定义:对应法则、定义域的确定、函数值计算、简单函数图形描绘。

2、函数分类:基本初等函数(幂函数、指数函数、对数函数、三角函数、反

三角函数的统称);复合函数([()]y f x ϕ=);初等函数(由常数和基本初等函数构成的,且只能用一个式子表达的函数);分段函数;隐函数;幂指函数(()()g x y f x =);反函数。

3、函数的特性:奇偶性;单调性;周期性;有界性.

二、极限:

1、极限的概念:(141-142页)

定义1:(数列极限)给定数列{}n x ,如果当n 无限增大时,其通项n x 无限趋向

于某一个常数a ,即a x n -无限趋近于零,则称数列{}n x 以a 的极限,或称数列{}n x 收敛于a ,记为a x n n =∞

→lim ,若{}n x 没有极限,则称数列{}

n x 发散。

定义2:(0x x →时函数)(x f 的极限)设函数)(x f 在点0x 的某一去心邻域0(,)

U x δo

内有定义,当x 无限趋向于0x (0x x ≠)时,函数)(x f 的值无限趋向于

A ,则称0x x →时, )(x f 以A 为极限,记作A x f x x =→)(lim 0

左极限:设函数)(x f 在点0x 的左邻域00(,)x x δ-内有定义,当0x x <且无限趋向

于0x 时,函数)(x f 的值无限趋向于常数A ,则称0x x →时,)(x f 的左极限为A ,记作0

0(0)lim ()x x f x f x A -→-==。

右极限:设函数)(x f 在点0x 的右邻域00(,)x x δ+内有定义,当0x x >且无限趋向

于0x 时,函数)(x f 的值无限趋向于常数A ,则称0x x →时,)(x f 的右极限为A ,记作0

0(0)lim ()x x f x f x A +→+==。

定义3:(x 趋于无穷大时函数)(x f 的极限)设)(x f 在区间)0(>>a a x 时有定义,

若x 无限增大时,函数)(x f 的值无限趋向于常数A ,则称当∞→x 时,

)(x f 以A 为极限,记作lim ()x f x A →∞

= 。

左极限:设函数)(x f 在(,]a -∞上有定义 ,若x →-∞时,)(x f 的值无限趋近于

常数A ,则称当x →-∞时,)(x f 以A 为极限,记作A x f x =-∞

→)(lim 。

右极限:设函数)(x f 在[,)a +∞上有定义 ,若x →+∞时,)(x f 的值无限趋近于

常数A ,则则称当x →+∞时,)(x f 以A 为极限,记作lim ()x f x A →+∞

= 。

注意:①极限与左右极限的关系

A x f x x =→)(lim 0

⇔ 00(0)(0)f x f x A -=+=

lim ()x f x A →∞

=⇔ lim ()lim ()x x f x f x A →-∞

→+∞

==.

②讨论极限0

lim ()x x f x →时,与()f x 在0x 处是否有定义无关,与函数值0()f x

也无关。

2、极限的性质:(143页)

(1)唯一性:若lim ()f x 存在,则极限值唯一。

(2)有界性:若0

lim ()x x f x A →=(lim ()x f x A →∞

=),则()f x 在0(,)U x δo

内(x

充分大时)是有界的;

(3)保号性: 设A x f x x =→)(lim 0

,如果0>A (或0

内,

有0)(>x f (或0)(

内有0)(≥x f (或0)(≤x f )

,则必有0≥A (或0≤A ). 推广:设A x f x x =→)(lim 0

,0

lim ()x x g x B →=,如果A B <,则在0(,)U x δo

内,有

()()f x g x <;反之,如果在0(,)U x δo

内有()()f x g x ≤,则必有A B ≤。

注意: 当x →∞时,保号性结论类似。 3、无穷小量与无穷大量:(146-149页) (1)无穷小量与无穷大量的概念及关系:

无穷小量:若0()

lim ()0x x x f x →→∞=,则称函数()f x 为0 ()x x x →→∞或时的无穷小量。

(无穷小量是函数有极限的特殊情形,即0()

lim ()0x x x f x →→∞=)

无穷大量:若0 ()x x x →→∞或时,()f x 无限变大,则称()f x 为

0x x →()x →∞或时的无穷大量。(无穷大量是函数没有极限的特殊情形;即

0()

lim ()x x x f x →→∞=∞)

(2)值得注意的几个关系: ① 极限与无穷小量关系:

lim ()f x A =⇔()f x A α=+,

(其中α为无穷小,即lim 0α=); ②在自变量的同一变化过程中,若()f x 为无穷大量,则

1

()

f x 为无穷小量;若()f x (()0f x ≠)为无穷小量,则

1

()

f x 为无穷大量。 ③若0()

lim ()x x x f x →→∞=∞,则称()f x 在0

0(,)U x δ(或x M >)内为无界函数。

即无穷大量必为无界函数,但无界函数不一定为无穷大量。

例如:()sin f x x x =在(,)-∞+∞为无界函数,但当x →∞时,()f x 不是无穷大量。

(3)无穷小量的比较:设x →∆时, ()0 , ()0x x αβ→→ 且 ()

lim

()

x x c x αβ→∆=,

1)若0c ≠为常数,则称x →∆时()x α与 ()x β为同阶无穷小; 特别的:当1c =时,则称x →∆时()x α与 ()x β是等价无穷小,记作:

x →∆时()()x x αβ:。

2)若0c =,则称x →∆时()x α是比 ()x β高阶的无穷小,记作

()(())x o x αβ= ;

3)若c =∞,则称x →∆时()x α是比 ()x β低阶的无穷小。

(4)无穷小量的替换定理:

设x →∆时,(), (),x x αβ11(), ()x x αβ都是无穷小量, 且1()()x x αα:

1()()x x ββ:,极限11()lim

()x x x αβ→∆存在,则()

lim ()x x x αβ→∆=11

()lim ()x x x αβ→∆。

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