优选高等数学极限存在准则两个重要极限公式
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1-7存在准则两个重要极限
例1 求 lim( 1 1 1 ).
n n2 1 n2 2
n2 n
解 n 1 1 n ,
n2 n n2 1
n2 n n2 1
又 lim n
n lim n2 n n
1 1 1 1,
n
lim n lim 1 1, 由夹逼定理得
n n2 1
n
1
1 n2
lim( 1 1 1 ) 1.
x [x]
x [x]
x [x]
lim (1 1 )[ x] x [x] 1
lim (1 1 )[ x]1 lim (1 1 )1 e,
x [x] 1
x [x] 1
lim (1 1 )x e.
x
x
令 t x,
lim (1 1 )x lim (1 1)t lim (1 1 )t
7、 lim(1 x )2x _________. x x
8、 lim(1 1 ) x _________.
x
x
二、求下列各极限:
1、 lim 1 cos 2x x0 x sin x
2、 lim(tan x)tan 2x x 4
3、 lim( x a ) x x x a
4、 lim( n2 1)n n n 1
sin x x tan x, 即 cos x sin x 1, x
上式对于 x 0也成立. 当 0 x 时,
2
2
0 cos x 1 1 cos x 2sin 2 x 2( x)2 x2 , 22 2
lim x2 0, lim(1 cos x) 0,
x0 2
2、 lim sin 2x __________. x0 sin 3x
3、 lim arc cot x __________.
极限存在准则两个重要极限公式
x x0
(x )
(x )
lim f (x) A
x x0 (x )
准则I和准则I′统称为夹逼准则.
注意:利用夹逼准则求极限的关键:构造出 yn 与 zn ,
且 yn与zn的极限是易求的.
2020/6/15
2
例1 求 lim( 1 1 1 ).
n n2 1 n2 2
n2 n
解： 因为 n < 1 + L + 1 < n
单调下降有下界数列必有极限 说 明:
(1) 在收敛数列的性质中曾证明：收敛的数列一定
有界，但有界的数列不一定收敛．
(2) 利用准则I I来判定数列收敛必须同时满足 数列
单调和有界这两个条件．
2020/6/15
9
(3) 准则 I I只能判定数列极限的存在性，而未给出 求极限的方法．
例如，数列 xn (1)n ，虽然有界但不单调； 数列 xn n ，虽然是单调的，但其无界， 易知，这两数列均发散．
sin x
=
1
5
x® 0 x
例2 求
解:
lim
x0
tan x
x
lim x0
sin x
x
1 cos
x
lim
x0
sin x
x
lim 1 x0 cos
x
1
例3 求
解: 令 t arcsin x, 则 x sin t , 因此
原式 lim t t0 sin t
sin t 1
t
注: 利用变量代换，可得更一般的形式 lim sin (x) 1 (x)0 (x)
(4) 对于准则I I函，数极限根据自变量的不同变化过程 (x x0 , x x0 , x , x , x ) 也有类似的 准则， 只是准则形式上略有不同. 例如，
两个重要极限公式
两个重要极限公式
两个重要极限公式：极限是微积分中的基础概念，它指的是变量在一定的变化过程中，从总的来说逐渐稳定的这样一种变化趋势以及所趋向的值（极限值）。
1、第一个重要极限的公式：
lim sinx / x = 1 (x->0)当x→0时，sin / x的极限等于1。
特别注意的是x→∞时，1 / x是无穷小，根据无穷小的性质得到的极限是0。
2、第二个重要极限的公式：
lim (1+1/x) ^x = e（x→∞）当x →∞时，（1+1/x）^x的极限等于e；或当x →0 时，(1+x）^（1/x）的极限等于e。
极限的求法
连续初等函数，在定义域范围内求极限，可以将该点直接代入得极限值，因为连续函数的极限值就等于在该点的函数值。
利用恒等变形消去零因子（针对于0/0型）
利用无穷大与无穷小的关系求极限。
利用无穷小的性质求极限。
利用等价无穷小替换求极限，可以将原式化简计算。
利用两个极限存在准则，求极限，有的题目也可以考虑用放大缩小，再用夹逼定理的方法求极限。
高等数学 第1章 第七节 极限存在准则 两个重要极限
则
lim
n
x n1
lim n
6 xn ,
A
6 A,
解得 A 3或A 2,（舍去）
lim n
xn
3.
14
3.两个重要极限的应用
例6： 求 lim tan x 1
x0 x
可作为公式
lim
x
s
in u x ux
1
lim ux 0
x
解： lim tan x lim sin x 1 lim sin x lim 1 11 1 x0 x x0 x cos x x0 x x0 cos x
1 n2 1
n2
1
22
n2
1
n2
n n2 1
,
1
lim 1 0, n 2n
lim n n n2 1
lim n
n
1
1
由夹逼定理知：
n2
0 0, 10
lim n
n
1 2
1
n2
1 22
n2
1 n2
存在, 且
lim n
n
1 2
1
n2
1
22
n2
1
n2
0.
8
例2 用夹逼准则证明：
lim sin x 1.
1yn xn zn n 1,2,3,,
2
lim
n
yn
a,
lim
n
z
n
a,
则数列x
n
的
极
限
存
在,
且
lim
n
xn
a.
准则1 若
1当x
U
x
2--4极限存在准则与两个重要极限
x
lim
sin( t ) t
t 0
1
从上面的例子可以总结出: 如果一个函数的 极限满足下面两个条件： (1) 分子分母的极限值都为零(称为“ ”型未定 0 式); (2) 分式中含有三角函数. 则可考虑利用重要极限:
lim sin ( x )
x a
0
(x)
1 x
2 2
sin u ( x ) u( x )
1
如： lim
x 0
1 , lim
sin 2 x 2x
sin
1 x 1 x
x 0
1
lim
sin(ln x ) ln x
x1
1 , lim
x
1
第一个重要极限的关键在于sin后面为无穷小！
例 2 .求 lim
解： lim
tan x x
1
( 其中 lim ( x ) 0 )
x a
练习
f ( x ) x sin
x 0
sin x x
求 lim f ( x ), lim f ( x )
x
二 .准则 2 与 lim ( 1
n
1
) e
n
1.准则2
n 单调有界数列一定有极限
1 ) 该公式计算 ( 1 ) 型极限
x
1 x
)
x2
已知 A n A 0 ( 1 求 lim A n
n
r n
)
nt
sin x 1 x f (x) 1 x (1 x )
x 0 x 0
在 x 0 时是否有极限？
1
思考. 求 lim0 (cos x ) x
极限存在准则两个重要极限公式
极限存在准则两个重要极限公式极限存在准则是数学中的一个重要概念，用于判断一个函数在其中一点处的极限是否存在。
在实际应用中，掌握极限存在准则对于求解极限问题非常重要。
在极限存在准则中，有两个非常重要的极限公式，分别是极限的保号性和夹逼定理。
首先，我们来介绍一下极限的保号性。
设函数f(x)在点x0的一些去心邻域内有定义，如果存在一个常数L，使得当x在x0的一些去心邻域内取值，并且f(x)>L，那么可以得出极限lim(x→x0)f(x)≥L；反之，如果存在一个常数L，使得当x在x0的一些去心邻域内取值，并且f(x)<L，那么可以得出极限lim(x→x0)f(x)≤L。
这就是极限的保号性。
保号性的一个重要应用是判断函数的极值。
如果在x0的一些去心邻域中，函数f(x)>0或f(x)<0，并且极限lim(x→x0)f(x)存在，那么就可以得出f(x)在x0处的极限是f(x0)。
这是因为根据保号性，当f(x)在x0的一些去心邻域内取正值时，可以推出极限lim(x→x0)f(x)≥0；同理，当f(x)在x0的一些去心邻域内取负值时，可以推出极限lim(x→x0)f(x)≤0。
由于极限存在，所以这时候只有一个可能，即极限lim(x→x0)f(x)等于0，即f(x)在x0处的极限是f(x0)。
下面我们来介绍夹逼定理。
设函数f(x)、g(x)和h(x)在其中一点x0的一些去心邻域内有定义，并且对于x在该邻域内取值，有f(x)≤g(x)≤h(x)。
如果极限lim(x→x0)f(x)和lim(x→x0)h(x)都存在，并且它们的极限值相等，即lim(x→x0)f(x)=lim(x→x0)h(x)=L，那么可以得出lim(x→x0)g(x)=L。
这就是夹逼定理。
夹逼定理常用于求极限的问题中，特别是当函数的表达式较复杂时，可以用一个更容易处理的函数夹逼该函数，从而求得极限。
夹逼定理的原理是通过限制函数g(x)在f(x)和h(x)之间，确定了极限的上下界。
极限存在准则与两个重要极限
100 000 2.718 27 100 000 2.718 30
1 000 000 2.718 28 1 000 000 2.718 28
e e
1.2 准则Ⅱ与第二个重要极限
因此，
lim
x
1
1 x
x
e
．
e 是无理数，它的值是 2.718 28 ．在 1.1 中提到的指数函数 y ex 及自然对数 y ln x 中的
（2） lim g(x) lim h(x) A ，
xx0
xx0
则有 lim f (x) A ． xx0
1.1 准则Ⅰ与第一个重要极限
作为准则Ⅰ及准则Ⅰ'的应用，下面证明一个重要极限： lim sin x 1 ． x0 x
证明 在图所示的单位圆中，设圆心角 BOA x ， AD 切圆 O 于 A ， 且与 OB 延长线相交于 D ，于是有
3 1
x 1
1
lim
x 1
3
x
2x 1
2x
lim
x
2x 2x
3 1
lim
x
1 1
3
x
2x
1 x 2x
1
3
e2
1
e2
e．
1.7 无穷小阶的比较
在 1.4 节中我们已经知道，两个无穷小的和、差及乘积仍是无穷小．但是关于两
个无穷小的商却会出现不同的情况．例如，当 x 0 时，2x ， x2 ，sin x 都是无穷小
an1
1
n
1
n1
1
1
1
21!1
n
1
1
1 3!
1
1 n
1
1.7极限存在准则 两个重要极限
1.7极限存在准则 两个重要极限
一、夹逼准则
准则1、如果数列{xn}，{yn}及{zn}满足下列条件： (1) yn xn zn (n 1,2,3 );
(2) lim n
yn
a, lim n
zn
a;
注：P36
那么数列{xn}的极限存在，且
lim
n
xn
a
例1：求
lim (
n
n
2
1 n 1
n2
2 n2
1.lim sin x 1 证明: x0 x
1
0.75
x
0.5
0.25
0 x /2
-15
-10
-5 -0.25
-0.5
5
10
15
sin x x tan x
1 x tan x sin x sin x
1 sin x sin x cos x x tan x
cosx sin x 1 x
x0
lim sin x 1 x0 x
1.特点:(1)正弦内、分母都趋向于零； (2)sin后形式和分母相同。
判断下列极限运算能否使用第一重要极限？
lim sin x ? x x
lim sin 2x ? x0 x
sin 1 lim x ? x 1
x
lim x ? x0 sin x
lim sin x 1 lim x 1
3.lim (1 1 )x5 x 2x
2.lim (1 1 )2x x 3x
4.lim x 1x x x 1
注：碰到幂指函数，常用第二个重要极限求解，方 法是凑指数。
练习：P42 2,3
注：对含有三角函数的 0 型极限，常用第一个重要极
一、夹逼准则
准则1、如果数列{xn}，{yn}及{zn}满足下列条件： (1) yn xn zn (n 1,2,3 );
(2) lim n
yn
a, lim n
zn
a;
注：P36
那么数列{xn}的极限存在，且
lim
n
xn
a
例1：求
lim (
n
n
2
1 n 1
n2
2 n2
1.lim sin x 1 证明: x0 x
1
0.75
x
0.5
0.25
0 x /2
-15
-10
-5 -0.25
-0.5
5
10
15
sin x x tan x
1 x tan x sin x sin x
1 sin x sin x cos x x tan x
cosx sin x 1 x
x0
lim sin x 1 x0 x
1.特点:(1)正弦内、分母都趋向于零； (2)sin后形式和分母相同。
判断下列极限运算能否使用第一重要极限？
lim sin x ? x x
lim sin 2x ? x0 x
sin 1 lim x ? x 1
x
lim x ? x0 sin x
lim sin x 1 lim x 1
3.lim (1 1 )x5 x 2x
2.lim (1 1 )2x x 3x
4.lim x 1x x x 1
注：碰到幂指函数，常用第二个重要极限求解，方 法是凑指数。
练习：P42 2,3
注：对含有三角函数的 0 型极限，常用第一个重要极
高等数学1.6极限存在准则、两个重要极限
二、两个重要极限
例4
1 cos x 求 lim . 2 x0 x
2 x x 2 sin 2sin 2 1 lim 2 解 原式 lim 2 x 0 2 x x 0 x 2 2 2
0 0
sin x lim 1 x 0 x
lim cos x 1,
x 0
x x0 x x0
lim f ( u ) A， 则 lim f [ g ( x )] A lim f ( u )
u a
证明
lim(1 x ) e
x 0
1 x
x x0 1 x
u a
1 1 令 x , lim(1 )t ＝ lim(1 x ) t t t x0
x x0 ( x ) x x0 ( x )
f ( x) lim h( x ) A, 那末 xlim x
( x)
0
存在, 且等于 A 上述两准则称为两边夹准则.
例1 求 lim( n 解：
1 n 1
2
1 n 2
2
1 n n
2
).
n n n
2
n
x 1 sin x 1, cos x 1 sin x cos x x
A
下面证 lim cos x 1,
x0
2 x x x 2 2 1 cos x 2 sin 2( ) , 2 2 2
0 cos x 1 x2 lim 0, lim(1 cos x ) 0, x0 x0 2 sin x lim cos x 1, lim1 1, lim x 0 x0 x0 x
(2)
1 x lim (1 ) e x x
极限存在准则两个重要极限公式
令t =1x, 则:
lim(1
1
x)x
=
lim(1
1)t
=
e.
x0
t
t
此结论可推广到
1
lim1 ( x)( x) = e
xa
条件是x a时, ( x) 0，其中a可为
有限值，也可为
2020年9月1日星期二
(20ppt,scau,L.G.YUAN)
14
例5 求 lim(1 1 )x .
n2 n n2 1
又 lim n
n = lim n2 n n
1 1 1 = 1,
n
lim
n
n = lim n2 1 n
1 = 1,
1 1 n2
由夹逼定理得
lim( 1 1 L 1 ) = 1.
n n2 1 n2 2
n2 n
2020年9月1日星期二
(20ppt,scau,L.G.YUAN)
2020年9月1日星期二
(20ppt,scau,L.G.YUAN)
6
例2 证明数列 xn = 3 3 L 3 (n重根 式)的极限存在.
证: 显然 xn1 > xn , xn是单调递增的 ;
又 x1 = 3 3, 假定 xk 3, xk1 = 3 xk 3 3 3,
xn 是有界的 ;
原式
=
lim x (1
x 1 )x
x
=
e e 1
=
e2
2020年9月1日星期二
(20ppt,scau,L.G.YUAN)
16
三、小结
1.两个准则
夹逼准则; 单调有界准则 .
2.两个重要极限
10 lim sin x = 1; x0 x
两个极限存在准则和两个重要的极限
两个极限存在准则和两个重要的极限1.两个极限存在准则(1) 夹逼准则：设a, b, c为实数，如果函数f(x)在a的一些左邻域内对于一切x都有h(x)≤f(x)≤g(x)，且lim[x→a]h(x)=lim[x→a]g(x)=L，则必有lim[x→a]f(x)=L。
夹逼准则的本质是通过构造两个函数作为边界来确定原函数的极限。
(2) 单调有界准则：设函数f(x)在(a, b)上单调递增(递减)，且在(a, b)上有界，则必有lim[x→a]f(x)=sup{f(x)}(或lim[x→a]f(x)=inf{f(x)})。
单调有界准则的基本思想是通过函数的单调性和有界性来确定极限。
(1) 无穷小极限：设函数f(x)在x=a处有极限lim[x→a]f(x)=0，如果对于任意正数ε，存在对应的正数δ，使得对于所有满足0<，x-a，< δ的x，有，f(x)，<ε，那么称函数f(x)在x=a处的极限为0。
无穷小极限的重要性在于它在微积分中有广泛应用。
例如，微分定义中的导数可以看作是函数在其中一点的极限，这也符合函数在该点的变化趋势比较明显。
无穷小极限的概念使得我们能够更好地描述和理解函数在其中一点的变化情况。
(2) 无穷大极限：设函数f(x)在x=a处有极限lim[x→a]f(x)=∞，如果对于任意正数M，存在对应的正数δ，使得对于所有满足0<，x-a，< δ的x，有f(x) > M，那么称函数f(x)在x=a处的极限为无穷大。
无穷大极限的重要性在于它可以帮助我们研究函数在其中一点的增长速度和趋势。
例如，在极限定义中，我们可以通过无穷大极限来刻画函数在其中一点的无限增长或无限逼近的情况。
此外，无穷大极限也在微积分中的积分定义中有重要的应用，帮助我们理解函数的积分和面积的概念。
综上所述，极限的存在准则和重要的极限是微积分中的重要概念。
了解它们的定义和应用可以帮助我们更好地理解和分析函数在其中一点的变化情况，为进一步研究微积分和数学分析打下坚实的基础。
极限存在准则-两个重要极限公式
星期六
夹逼准则不仅说明了极限存在，
而且给出了求极限的方下法面．利用 证明一个
重要的极限公式lim：sin x它 1
BD
1
x0 x
ox C A
证:
当x
(
0
,
2
)
时，
△AOB 的面积＜圆扇形AOB的面＜△AOD的面
即
1 2
sin
x积
1 2
x
1 2
tan
x
积
亦故即有
1sin sxinxxxctoa1snxx
lim
n
1
1 n
n
?
首先，证xn
1
1 n
n
是单调的．
证 a b n Cn0anb0 Cn1a b n1 1 Cn2an2b2
Cni ani bi Cnna0bn
2020年7月11日
14
星期六
设
xn
(1
1)n n
1 n 1 n(n 1) 1 n(n 1)(n n 1) 1
(n 1)! n 1 n 2
(0
x
2
)
显然有
cos x sin x 1 x
(0
x
2
)
lim cos x 1, 注 lim sin x 1
x0
x0 x
2020年7月11日 星期六
例3 求
解:
lim
x0
tan x
x
lim x0
sin x
x
1 cos
x
lim sin x0 x
x
lim 1 x0 cos
x
1
例4
（课本例）
1.6 极限存在准则 两个重要极限
高等数学 第六节 极限存在准则 两个重要极限
1 + 2 +⋯+ n < I n 2 2 2 n +n n +n n +n < 1 + 2 +⋯+ n , n2 + 1 n2 + 1 n2 + 1
+ 即 1 + 22 ⋯ + n < In < 1 + 2 + ⋯ + n , n +n n2 + 1
n(n + 1) n(n + 1) < In < , 2 2 2(n + 1) 2(n + n)
n
或 lim(1+ x)
x→0
1 x
=e .
e = 2.7182818284 59045⋯ (无理数 ⋯ )
sin x =1 . 2) . lim x→0 x
弦长 AB = 2 sin x , 弧长 AB = 2 x , 切线长 CD = 2 tan x .
F
A C
x
B
E
D
7
sin x < x < tan x . ( x > 0)
∀ε > 0 , ∃ N1 , 当 n > N1 时, A − ε < yn < A + ε ;
∃ N 2 , 当 n > N 2 时, A − ε < zn < A + ε , 从而 , 当 n > max{ N1 , N 2 } 时 ,
A − ε < yn ≤ xn ≤ z n < A + ε
n→∞
13
uk + uk uk −1 − uk −1 − uk −1uk uk uk−1 = − (1 + uk ) (1 + uk −1 ) 1+ uk 1+ uk−1 uk − uk −1 = > 0 ⇒ uk +1 > uk , { un } 单调增加 . (1 + uk ) (1 + uk −1 )
高等数学1.7 极限存在准则 两个重要极限
即|x n-a|<e ．这就证明了 lim x n=a ． n
一、准则 I
准则 I： 如果数列{xn }、{yn}及{zn}满足下列条件：
( ynxnzn(n=1，2，3，…)，
lim (2) lim yn=a，n zn=a，
n
lim 那么数列{xn }的极限存在，且 x n=a ． n
．
例8
sin x ． x x tan x 求 lim ． x0 x 1 - cos x 例 2 求 lim ． 2 x 0 x
求 lim
5 求 lim
6
7
7 x + 5x - 3 3x 2 - 2 x - 1 求 lim ． x 2 x 3 - x 2 + 5 2x 3 - x 2 + 5 求 lim ． 2 x 3 x - 2 x - 1
例2 求lim
1 - cos x ． 2 x 0 x
2
解
x sin x 2 x sin 2 sin 1 1 1 - cos x 2 2 = lim 2 = lim lim = lim x0 x0 x2 2 x 0 1 2 2 x 0 x x2 2 2 1 2 1 = 1 = ． 2 2
n
根据准则II，数列{x n}必有极限． 这个极限我们用e 来表示．即
lim 1 + n 1 =e ． n
n
e 是个无理数，它的值是e=2.718281828459045 ···．
还可证明
1 lim1 + =e ． x x
x
第二个重要极限： lim1 + x
准则 I： 如果函数g(x)、f(x)及h(x)满足下列条件：
一、准则 I
准则 I： 如果数列{xn }、{yn}及{zn}满足下列条件：
( ynxnzn(n=1，2，3，…)，
lim (2) lim yn=a，n zn=a，
n
lim 那么数列{xn }的极限存在，且 x n=a ． n
．
例8
sin x ． x x tan x 求 lim ． x0 x 1 - cos x 例 2 求 lim ． 2 x 0 x
求 lim
5 求 lim
6
7
7 x + 5x - 3 3x 2 - 2 x - 1 求 lim ． x 2 x 3 - x 2 + 5 2x 3 - x 2 + 5 求 lim ． 2 x 3 x - 2 x - 1
例2 求lim
1 - cos x ． 2 x 0 x
2
解
x sin x 2 x sin 2 sin 1 1 1 - cos x 2 2 = lim 2 = lim lim = lim x0 x0 x2 2 x 0 1 2 2 x 0 x x2 2 2 1 2 1 = 1 = ． 2 2
n
根据准则II，数列{x n}必有极限． 这个极限我们用e 来表示．即
lim 1 + n 1 =e ． n
n
e 是个无理数，它的值是e=2.718281828459045 ···．
还可证明
1 lim1 + =e ． x x
x
第二个重要极限： lim1 + x
准则 I： 如果函数g(x)、f(x)及h(x)满足下列条件：
高等数学 第二章 极限与连续 2.6 两个重要极限
sin kx kx k lim sin kx kx
k 1 k .
解： 原式 k lim x 0
kx 0
例4
求
2 sin x
2 2 x 2
解： 原式 lim 例5 求
x 0
sin lim x 2 x 0 2
1
x 2
2
1 2
1
2
解： 令 t
例11
求 x
lim (
x 2
x
2
2
x 1
)
x
x x x x 解： lim ( 2 ) lim lim x x x x 1 x 1 x 1 x 1 x 1
x
x
x
x
1 1 lim 1 1 x x 1 x 1
x,
OAB 的高为 BD ,
于是有
sin x BD ,
tan x AC ,
C
二、两个重要极限
B
(1)
lim
sin x x
x 0
1
0 0
型
x
o
D
A
△AOB 的面积＜圆扇形AOB的面积＜△AOD的面积
即
1 2
sin x
1 2
tan x
(0 x
2
2
sin x x tan x ,
单调减少
定理2.12
准则Ⅱ
单调有界数列必有极限.
几何解释:
m
x1
x 2 x 3x n x n 1
A
M
x
C
k 1 k .
解： 原式 k lim x 0
kx 0
例4
求
2 sin x
2 2 x 2
解： 原式 lim 例5 求
x 0
sin lim x 2 x 0 2
1
x 2
2
1 2
1
2
解： 令 t
例11
求 x
lim (
x 2
x
2
2
x 1
)
x
x x x x 解： lim ( 2 ) lim lim x x x x 1 x 1 x 1 x 1 x 1
x
x
x
x
1 1 lim 1 1 x x 1 x 1
x,
OAB 的高为 BD ,
于是有
sin x BD ,
tan x AC ,
C
二、两个重要极限
B
(1)
lim
sin x x
x 0
1
0 0
型
x
o
D
A
△AOB 的面积＜圆扇形AOB的面积＜△AOD的面积
即
1 2
sin x
1 2
tan x
(0 x
2
2
sin x x tan x ,
单调减少
定理2.12
准则Ⅱ
单调有界数列必有极限.
几何解释:
m
x1
x 2 x 3x n x n 1
A
M
x
C
极限存在准则与两个重要极限
1 a
22
(1 )型
1 n lim(1 ) e (e 2.718281828459045 ) 我们已经证明： n n
利用这个结论我们可以分别证明：
1 x 1 x lim (1 ) e lim (1 ) e 和 x - x x x
证明方法：迫敛准则 （P54）
lim(1 x ) e
例11 解
ln( 1 x) 求 lim x 0 x
x 0
0 ( ) 0
1 x
原 式 limln( 1 x)
ln e 1
15
ex 1 例12 求 lim x 0 x
解 令 t e 1,
x
x 0时， t 0
t 原式 lim t 0 ln( 1 t)
例13
1 2
8
cos x cos 3 x 例4 求极限 l im 2 x 0 x cos x cos 3 x 解 l im 2 x 0 x
2 si n ( 2 x ) si n x lim x 0 x2
4
0 ( )型 0
9
si n x 例5 求极限 l i m x tan x
作单位圆的切线 ，得ACO .
扇形OAB的圆心角为x , OAB的高为BD ,
于是有sin x BD,
因为
x 弧 AB,
tan x AC ,
4
SAOB S扇形AOB SAOC
1 1 1 所 以 sin x x tan x 2 2 2
即
sin x x tan x ,
上式对于 x 0也成立. 当 0 x 时, 2 2 2 x 2 x 2 x , 0 cos x 1 1 cos x 2 sin 2( ) 2 2 2 2 x lim 0, lim(1 cos x ) 0, x0 2 x 0
22
(1 )型
1 n lim(1 ) e (e 2.718281828459045 ) 我们已经证明： n n
利用这个结论我们可以分别证明：
1 x 1 x lim (1 ) e lim (1 ) e 和 x - x x x
证明方法：迫敛准则 （P54）
lim(1 x ) e
例11 解
ln( 1 x) 求 lim x 0 x
x 0
0 ( ) 0
1 x
原 式 limln( 1 x)
ln e 1
15
ex 1 例12 求 lim x 0 x
解 令 t e 1,
x
x 0时， t 0
t 原式 lim t 0 ln( 1 t)
例13
1 2
8
cos x cos 3 x 例4 求极限 l im 2 x 0 x cos x cos 3 x 解 l im 2 x 0 x
2 si n ( 2 x ) si n x lim x 0 x2
4
0 ( )型 0
9
si n x 例5 求极限 l i m x tan x
作单位圆的切线 ，得ACO .
扇形OAB的圆心角为x , OAB的高为BD ,
于是有sin x BD,
因为
x 弧 AB,
tan x AC ,
4
SAOB S扇形AOB SAOC
1 1 1 所 以 sin x x tan x 2 2 2
即
sin x x tan x ,
上式对于 x 0也成立. 当 0 x 时, 2 2 2 x 2 x 2 x , 0 cos x 1 1 cos x 2 sin 2( ) 2 2 2 2 x lim 0, lim(1 cos x ) 0, x0 2 x 0
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n2 1 np =？
n2
n2 n
n
n2
1
n2
1
2
n2
1
n
n2
n2
且
lim
n
n
2
n2
n
lim
n
1
1
n
1
lim
n
n2 n2 1
lim
n
n
n
2
1
n
2
1
2
n2
1
n
1
夹逼准则不仅说明了极限存在，而且给出了求极限的
方法．下面利用它证明另一个重要的
BD
极限公式： lim sin x 1 x0 x
例4 求
解:
lim
x0
tan x
x
lim x0
sin x
x
1 cos
x
lim
x0
sin x
x
lim
x0
1 cos
x
1
例5 求
解: 令t arcsin x, 则 x sin t , 因此
原式 lim t t0 sin t
sin t 1
t
注: 利用变量代换，可得更一般的形式 lim sin (x) 1 (x)0 (x)
优选高等数学极限存在准则两个重要极 限公式
2020年9月26日星期六
1
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1. 单调有界准则
数列 xn : 单调增加 x1 x2 xn xn1 ,
单调减少 x1 x2 xn xn1 ,
准则I 单调有界数列必有极限 单调上升有上界数列必有极限 单调下降有下界数列必有极限
e
利用变量代换，可得更一般的形式
1
lim 1 (x) (x) e
（x ) 0
例1
求
lim
x
1
1 x
2
x
.
解:
原式
lim
x
1
1 x
x(2)
lim
x
1
1 x
x
2
e 2 .
例2 求
lim
x0
1
1
x x 3
lim
x0
1
3
x x 3
1 3
解:
lim
x0
1
1
x x 3
lim
例6 求
解: lim sin 3x 3 lim sin 3x 5x x0 sin 5x 5 x0 3x sin 5x
3 sin 3x
5x 3
lim
lim
5 x0 3x x0 sin 5x 5
例7
求lim x0
1
cos x2
x
.
2 sin 2
解: 原式 lim x0
x2
x 2
1 2
lim
x0
由条件 (1) a yn xn zn a
即
xn a
,
故
lim
n
xn
a
.
我们可将准则II推广到函数的情形：
准则II′ 当 x (x0 , ) 时, g(x) f (x) h(x) , 且
( x X 0)
lim g(x) lim h(x) A
x x0
x x0
(x )
n
是单调增加的．
其次，证
xn
1
1 n
n有界．
显然，xn
x1
2
是类单似调于增加xn的 ．1 设1n数n列单调zn性 的1证1n 明n，1可则证得数列
yn
1
1 n
n
zn
1
1 n
n1
n 1 n1 n
1 n n1 n 1
1
1 1 n1 n 1
1 yn1
由于数列 yn 是单调增加的，所以数列 zn 是单调减少的.
(x )
lim f (x) A
x x0 (x )
准则II和准则II′统称为夹逼准则.
注意: 利用夹逼准则求极限关键是构造出 yn 与 zn , 并且 yn与zn的极限是容易求的 .
例3 求 lim( 1 1 1 ).
n n2 1 n2 2
n2 n
解： n 1 1 n ,
又
xn
1
1
n
n
1
1
n1
n
zn
z1
4
则 2 xn 4. 综上，根据极限存在准则Ⅰ可知，数列是
收敛的.
通常用字母 e 来表示这个极限，即
lim
n
1
1
n
n
e
(e 2.71828
)
也可以证明，当 x 取实数而趋于 或 时，函数
y
1
1 x
x
的极限都存在且都等于e
，即
lim
x
1
1 x
x
1x
oC
A
证:
当△AOB
x
(
0
,
2
)
时，
的面积＜ 圆扇形AOB的面积
＜△AOD的面积
即
1 2
sin
x
1 2
x
1 2
tan
x
亦故即有
1sin sxinxxxctoa1snxx
(0
x
2
)
显然有
cos x sin x 1 x
(0
x
2
)
lim cos x 1, 注 lim sin x 1
x0
x0 x
n2 n n2 1
n2 n n2 1
又 lim n
n lim
n2 n n
1 1 1 1,
n
n
1
lim
n
lim n2 1 n
1,
1
1 n2
由夹逼准则得
lim( 1 1 1 ) 1.
n n2 1 n2 2
n2 n
思考题： nlimnn2 1 p
1
n2 2p
解: 利用夹逼准则 .由
x0
1
3
x x 3
1 3
lim x0
1
x 3
3
x
1 3
1
e 3
2. 夹逼准则
准则II (1) yn xn zn ( n 1, 2, )
(2)
lim
n
yn
lim
n
zn
a
证: 由条件 (2) ,当
0, N1, N2 ,
时,
lim
n
xn
a
当n N2 时, zn a
令 N max N1 , N2, 则当 n N 时, 有
sin2 x 2
x 2
2
1 2
lim
x0
sin x
x 2
2
2
1 12 2
1 2
内容小结
1. 极限存在的两个准则 夹逼准则; 单调有界准则 .
2. 两个重要极限
或 注: 代表相同的表达式
作业
习 题 1-6 1 （2）（4 ）
3思（考3）与（练4）习
易知，这两数列均发散．
(4) 对于准则I函，数极限根据自变量的不同变化过程 (x x0 , x x0 , x , x , x ) 也有类似的 准则， 只是准则形式上略有不同. 例如，
准则I′ 设函数f (x) 在点 x0 的某个左邻域内单调 并且有界，则 f (x) 在 x0 的左极限 f (x0 ) 必存在．
说 明: (1) 在收敛数列的性质中曾证明：收敛的数列一 定有界，但有界的数列不一定收敛．
(2) 利用准则Ⅰ来判定数列收敛必须同时满足 数 列单调和有界这两个条件．
(3) 准则Ⅰ只能判定数列极限的存在性，而 未给出求极限的方法．
例如，数列 xn (1)n ，虽然有界但不单调； 数列 xn n ，虽然是单调的，但其无界，
作为准则Ⅰ的应用，我们讨论一个重要极限：
lim
n
1
1 n n
?
首先，证
xn
1
1 n
n
是单调的．
xn
1
1 n
n
＝1111
11nn nn
1111
1 n
1
1 n
1
1 n
1
n 1 n 1
1 n
n 1
n2 n 1
n 1
＝
1
1
n 1
n 1
xn1
所以，数列
xn
1
1 n