数学分析中求极限的方法总结
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。
极限的求法总结
n2
11 lim (1 )
n2 n
1 2
.
例ln i m (1 133 15 ...4 n 1 2 1 )
拆 项 :4 n 2 1 1 ( 2 n 1 ) 1 ( 2 n 1 ) 1 2 (2 n 1 1 2 n 1 1 )
lim( 1 1 ... 1 )
n 13 35
4n2 1
x 0
x
e e e e. 11 lim 1x x 0 2x
x lim1x x 02x
lim 1 x 02(1x)
1 2
14. 将数列极限转化成函数极限求解
例:求极限
lim
n
n
sin
1 n
n2
【说明】这是 1 形式的极限,由于数列极限不能使用
解: 当0x1时,(积分不容易计算)
01xnssiinn33xx xn
故 01xnsin 3xd x1 xnd xxn 11, 01 sin 3x 0 n 10n 1
因为 lim0lim 1 0 x xn1
所以
lim 1xnsin3xdx0
x 01sin3x
10. 用等价无穷小量代换求极限
limx2( x2+93)3 x0 x2( x2+42) 2
9.利用夹逼准则(两边夹法)则求极限
说明:两边夹法则需要放大和缩小不等式,常用的方法 是都换成最大的和最小的。
例 求 li(m 11 1). n n 2 1 n 2 2 n 2 n
解
n1 1n, n 2 nn 2 1 n 2 nn 2 1
(n1,2,3,)
(1)证明
lim
n
xn
存在;
(2)求
lim
求函数极限的方法与技巧
求函数极限的方法与技巧《数学分析》是以函数为研究对象,以极限理论和极限方法为基本方法,以微积分学为主要内容的一门学科.极限理论和极限方法在这门课程中占有极其重要的地位.灵活、快捷、准确地求出所给函数的极限,除了对于函数极限的本质有较清楚地认识外,还要注意归纳总结求函数极限的方法,本文对技巧性强、方法灵活的例题进行研究,进一步完善求函数极限的方法与技巧,有利于微积分以及后继课程的学习.1基本方法1.1利用定义法求极限从定义出发验证极限,是极限问题的一个难点.做这类题目的关键是对任意给定的正数ε,如何找出定义中所说的δ.一般地,证明0lim ()x x f x A →=的方法为:0ε∀>,放大不等式0()f x A x x αε-<<-<(α为某一个常数)解出,0αε<-x x 取αεδ=. 例[1](45)1P 证明32121lim 221=---→x x x x .证 0ε∀>,若221112122132133213x x x x x x x x ε---+-=-=<<--++. (限制x :011x <-<,则211)x +>,取=min{3,1}δε,则当01x δ<-<时,便有221123321x x x x ε---<<--. 定义中的正数δ依赖于ε,但不是由ε所唯一确定.一般来说,ε愈小,δ也愈小.用定义证明极限存在,有一先决条件,即事先要猜测极限值A ,然后再证明,这一般不太容易,所以对于其它方法的研究是十分必要的.1.2 利用左、右极限求极限lim ()lim ()lim ()x x x x x x f x A f x f x A +-→→→=⇔==. 例2 设tan 3,0()3cos ,0xx f x x x x ⎧<⎪=⎨⎪>⎩ 求0lim ()x f x →.解 因为00tan 3tan 3lim ()lim lim 333x x x x xf x x x---→→→==⋅=,00lim ()lim 3cos 3x x f x x ++→→==. 得到0lim ()lim ()3x x f x f x -+→→==,所以0lim ()3x f x →=. 例3 求函数1()11x f x x +=++在1x =-处的左右极限,并说明在1x =-处是否有极限.解 111lim ()lim (1)21x x x f x x ++→-→-+=+=+,11(1)lim ()lim (1)01x x x f x x --→-→--+=+=+.因为11lim ()lim ()x x f x f x +-→-→-≠,所以)(x f 在1x =处的极限不存在.例4 若,0(),0xax b x f x e x +>⎧=⎨<⎩,求分段点0处的极限. 解 因为0lim ()lim()x x f x ax b b ++→→=+=,00lim ()lim 1xx x f x e --→→==.所以当1b =时,0lim ()1x f x →=;当1b ≠时,0lim ()x f x →不存在.可见,利用左右极限是证明分段函数在其分段点处是否有极限的主要方法.1.3 利用函数的连续性求极限 初等函数在其定义的区间I 内都连续.若I x ∈0,初等函数()f x 当0x x →时的极限就等于其在0x x =时的函数值,即0lim ()()x x f x f x →=.特别地,若[()]f x ϕ是复合函数,又0lim ()x x x a ϕ→=,且()f u 在u a =处连续,则lim [()][lim ()]()x x x x f x f x f a ϕϕ→→==.例5 求21cos 2arcsin 0lim xx x e -→.解 由于201cos 1lim2arcsin 4x x x →-=及函数ue uf =)(在14u =处连续, 所以2201cos 1cos 1lim2arcsin 2arcsin 4lim x xxx x x e e e →--→==.例[]()21196P 求4x →解4443lim4x x x x →→→==-413x →=== 在4x =连续).例[1](84)7P 求0ln(1)limx x x→+.分析 由1ln(1)ln(1)xx x x+=+,设ln y u =,1(1)x u x =+.因为10lim(1)x x x e →+=,且ln y u =在e u =点连续,故可利用函数的连续性求此极限.解 11000ln(1)limlimln(1)ln[lim(1)]ln 1xx x x x x x x e x→→→+=+=+==. 1.4 利用函数极限的四则运算法则求极限 若lim ()f x ,lim ()g x 存在,则有:(1)lim[()()]lim ()lim ()cf x bg x c f x b g x ±=±(,c b 为任意常数); (2)lim[()()]lim ()lim ()f x g x f x g x ⋅=⋅;(3)()lim ()lim[]()lim ()f x f xg x g x =(其中lim ()0)g x ≠; (4)lim[()][lim ()]nnf x f x =;(5)若lim ()f x A =,对正整数n ==.注 以上每个等式中的“lim ”均指x 的同一趋向.例8 1225lim(2)1x x x x→∞+-. 分析 该函数可以看作是两个函数的和.而对于函数2251x x -是分式函数,分子、分母都是多项式函数,并且当自变量x →∞时,归于前面介绍的第四种类型.对于函数12x,当x →∞时,01→x,故121x→.因此,只须再利用和的运算法则即可求得此极限.解 11222255lim(2)lim lim 251411x x x x x x xx x →∞→∞→∞+=+=-+=---. 1.5 利用重要极限求极限 1.5.1 0sin lim1x x x→=可推出0lim 1sin x x x →=,2000tan arctan 1cos 1lim 1,lim 1,lim 2x x x x x x x x x →→→-===.推广:0sin ()lim1()x x x φφ→=或0()lim 1sin ()x x x φφ→= 0(lim ()0)x x φ→=利用此重要极限公式求函数的极限,通常需要利用恒等变换将函数的某一组成部分变成形如sin ()()x x φφ或()sin ()x x φφ的形式.特别注意的是sin ()x φ这个复合函数的内函数()x φ要和分母或分子的函数相同,并且保证()0x φ→ (0)x →,则此部分的极限就为1.例9 求0sin 3limsin 2x xx→.分析 设sin 3()sin 2xf x x=,当0x →时,30x →,20x →故可利用恒等变换将()f x 化为sin 3()sin 2x f x x =sin 3233sin 22x x x x =⋅⋅,利用此重要极限公式即可求得.解 0000sin 3sin 323sin 3233lim lim lim lim sin 23sin 223sin 222x x x x x x x x x x x x x x →→→→=⋅⋅=⋅⋅=.1.5.2 1lim(1)xx e x→∞+=或10lim(1)x x x e →+=推广:1lim(1)x x e x φφ→∞+=()() (lim ())x x φ→∞=∞或0lim 1x e φφ→+=1(x)((x)) 0(lim ()0)x x φ→= 对于函数1()(1)x f x x φφ=+()()或()1f x φφ=+1(x)((x)),由于函数的底数和指数位置均含有变量,因此称为幂指函数.此重要极限公式解决的是1∞型幂指函数的极限问题,对于给定的函数,一般情况下也需要利用恒等变形后方可利用此公式.例10 求3lim(1)xx x→∞+.分析 设函数3()(1)xf x x=+是幂指函数,当x 趋于无穷大时,底3(1)1x+→,指数x →∞,是1∞型幂指函数,需利用此重要极限公式推广形式,将函数变形为3331()(1)((1))3xx f x x x=+=+,其中()3x x φ=,且当x →∞时,3x→∞,故有31lim(1)3x x e x →∞+=.解 3333311lim(1)lim(1)lim((1))33x xx x x x e x x x→∞→∞→∞+=+=+=.1.6 利用洛必达法则求极限在解决未定式的极限时,最简单的方法是约去分子、分母中趋于零的公因子.洛必达法则正是以求导的方法解决了这个问题.洛必达法则: 设)(),(x g x f 满足①在点0x 的领域内(点0x 可以除外)有定义,且0lim ()0x x f x →=,lim ()0x x g x →=.②在该领域内可导,且0)(≠'x g .③A x g x f x x =''→)()(lim 0. (A 可为实数,也可为∞±或∞)则A x g x f x g x f x x x x =''=→→)()(lim )()(lim00.如果()()f x g x ''在0x x →时,仍为00或∞∞型,且这时()f x '与()g x '仍满足定理中的条件,则可继续使用洛必达法则.例11 求22230sin cos lim sin x x x x x x→-.解 2223400sin cos (sin cos )(sin cos )lim lim sin x x x x x x x x x x x x x x→→-+-= 320000sin cos sin cos cos cos sin 2sin 2limlim 2lim lim 333x x x x x x x x x x x x x x x x x x x →→→→+--+=⋅===. 1.7 利用无穷小求极限1.7.1 利用无穷小量的性质求函数的极限 性质1 有限个无穷小量的代数和是无穷小量. 性质2 有限个无穷小量之积是无穷小量. 性质3 任一常数与无穷小量之积是无穷小量. 性质4 无穷小量与有界变量之积是无穷小量. 例12 求1lim()cosx x x πππ→--. 解 0)(lim =-→ππx x ,而1cos1x π≤-,所以1lim()cos 0x x x πππ→-=-.1.7.2 利用等价无穷小量替换求函数的极限 若11()~(),()~()x x x x ααββ且11()lim()x x αβ存在,则()lim ()x x αβ也存在,并且11()()limlim ()()x x x x ααββ= 注 1. 常用的几对等价无穷小量.(当0x →时)2sin ~,tan ~,ln(1)~,1~,1cos ~2xx x x x x x x e x x +--.2. 等价无穷小量替换,来源于分数的约分,只能对乘除式里的因子进行代换,在分子(分母)多项式里的单项式通常不可作等价代换.例13求0lim x +→.分析函数经过变形可化为00lim lim x x ++→→0x +→时,利用21cos ~,1~22x xx --等价无穷小来计算极限.解原式00lim lim x x ++→→==2000112lim lim lim222x x x x x x +++→→→==⋅=⋅. 例14 求0ln(1sin )lim x x x α+→-(α是实数).解 当0x →时,ln(1sin )~sin ~x x x --- 1000,1ln(1sin )lim lim()1,1,1x x x x x ααααα++-→→<⎧-⎪=-=-=⎨⎪-∞>⎩. 1.8 利用降幂法求极限 1.8.1 分子分母为有理式()lim()x P x Q x →∞,其中()P x ,()Q x 均为多项式函数方法:将分子、分母同除以x 的最高次幂.例15 求2256lim 2x x x x x →∞+++-.分析 该函数是分式函数,分子2()56P x x x =++,分母2()2Q x x x =+-均为二次多项式函数,且自变量x 趋近于∞时均趋近于∞,故采取将分子、分母同除以最高次幂2x ,即消去2x ,有22562x x x x +++-22561121x x x x++=+-而1lim 0x x →∞=,21lim 0x x →∞=,再利用极限的运算法则,即可求出函数的极限. 解 222256156100lim lim 11221001x x x x x x x x x x→∞→∞++++++===+-+-+-. 一般地,对于()lim()x P x Q x →∞(其中()P x ,()Q x 均为多项式函数),当分子的次数高于分母次数,该函数极限不存在; 当分子的次数等于分母次数,该函数极限等于分子、分母的最高次项的系数之比;当分子的次数低于分母次数,该函数极限为0.即11101110lim 0nmn n n n m m x m m a n m b a x a x a x a n m b x b xb x b n m---→∞-⎧=⎪⎪++++⎪=∞>⎨++++⎪<⎪⎪⎩ .1.8.2 分子分母为无理式(1)当x →∞时,将分子、分母同除以x 的最高方次. 例16求limlimx x →+∞.解lim lim lim 1x x x ===. limlim 021x x x x→+∞→+∞==++. (2)当0x x →时,若 1) 0()0Q x ≠,则000()()lim()()x x P x P x Q x Q x →=;2) 00()0,()0Q x P x =≠,则0()lim()x x P x Q x →=∞;3) 00()()0Q x P x ==可利用有理化分子(或分母)的方法求极限. 例17求2x → 分析 该函数是分式函数,并且含有根式,当0x →时,分子、分母均趋近于0,故将分子、22221)x x ==1而当0x →12→,故可求得此极限.解220x x →→=22001)lim 12x x x x→→+==+=. 1.9 利用中值定理求极限例18 求xx e e x x x sin lim sin 0--→.解 设xe xf =)(,对它的应用微分中值定理得:[]sin ()(sin )(sin )sin (sin )(01)x x e e f x f x x x f x x x θθ'-=-=-+-<< ,即sin [sin (sin )](01).sin x xe ef x x x x xθθ-'=+-<<- 因为 ()x f x e '=连续,所以0lim [sin (sin )](0) 1.x f x x x f e θ→''+-===从而有 sin 0lim1sin x xx e e x x→-=-. 例19 设函数()f x 在0x =处连续,又设函数102()11sin 02x x x x x xϕ⎧+≤⎪⎪=⎨⎪>⎪⎩ , 求220()()cos lim()xx xf x x t dtx x ϕϕ→+⎰.解 利用积分中值定理有,2220cos 2cos 02xt dt x x ξξ=<<⎰,因为001lim 0lim ()2x x x ξϕ→→==,,,所以2220()()cos ()()2cos limlim ()()xx x xf x x t dtxf x x x x x x x ϕϕξϕϕ→→++⋅=⎰ 200()()2cos lim lim 2(0)2()()x x xf x x x f x x x x ϕξϕϕ→→⋅=+=+. 1.10 利用泰勒公式求极限若一个函数的表达式比较复杂时,我们可以将它展成泰勒公式,使其化成一个多项式和一个无穷小量的和,而多项式的计算是比较简单的,从而此方法能简化求极限的运算.例20 计算0()sin(sin )limsin x tg tgx x tgx x→--.分析 此题虽是型,但使用洛必达法则求极限太复杂.而分母无穷小的最低阶数为3,故写出诸函数三阶泰勒公式,便可求得结果.解 33sin ()3!x x x x ο=-+ 331()()3tgx x x x ο=++. 3333111sin ()()()33!2tgx x x x x x οο-=++=+.又33333331sin(sin )sin(())(()())3!3!3!3!x x x x x x x x x x οοο=-+=---++ 333331()()3!3!3x x x x x x x οο=--+=-+. 333331111()(())(())3333tg tgx tg x x x x x x x x οο=++=++++ 3333312()()33x x x x x x x οο=+++=++.所以33()sin(sin )()tg tgx x x x ο-=+.330033()sin(sin )()lim lim 21sin ()2x x tg tgx x x x tgx x x x οο→→-+==-+. 例21 求21lim(cos sin )x x x x x →+.解 应用cos ,sin ,ln(1)x x x +的泰勒展式有2232311cos sin 1()1()22x x x x x x x x οο+=-++=++23331ln(cos sin )ln(1())()22x x x x x x x οο+=++=+因此,232200111lim ln(cos sin )lim [()]22x x x x x x x x x ο→→+=+=于是,原式211ln(cos sin )20lim x x x xx e e +→==. 例22 设()f x 在点0x =处二阶可导,且320sin 3()lim[]0x x f x x x→+=,求(0),(0),(0)f f f '''并计算极限2203()lim()x f x x x→+. 解 由已知条件,并利用麦克劳林公式,有320sin 3()0lim[]x x f x x x →=+33223201(0)3(3)()(0)(0)()3!2lim[]x f x x x f f x x x x x οο→'''-++++=+ 233301(0)9lim [(3(0))(0)()()]22x f f x f x x x x ο→'''=+++-+. 得(0)3,(0)0,(0)9f f f '''=-==. 于是2203()lim[]x f x x x →+222011lim [3(0)(0)(0)()]2x f f x f x x x ο→'''=++++ 2220199lim [33()]22x x x x ο→=-++=. 2 典型方法2.1 重要极限的再推广定理 设lim ()1,lim ()f x g x ==∞,则()lim[(()1)()]lim[()]g x f x g x f x e -=证明 1(()1)()()()1lim[()]lim[1(()1)]f xg x g x f x f x f x --=+-1lim(()1)()lim[(()1)()]()1{lim[1(()1)]}f xg x f x g x f x f x e ---=+-=例1 求211lim(1)xx x x→∞++解 这是1∞型极限,2211111()1,(),(()1)()()1f x g x x f x g x x x x x x x=++=-=+=+, 所以2111lim [(11)]lim (1)211lim(1)x x x x x x xx ee e x x→∞→∞++-⋅+→∞++==. 另解 对211lim(1)x x x x →∞++令211(1)x y x x =++取对数得211ln ln(1)y x x x=++于是有211ln(1)lim ln lim1x x x x y x→∞→∞++= (00型,可洛必达法则)232221212211lim lim 11121x x x x x x x x x x →∞→∞--+++===-++ 所以1212lim lim(1)x x x y e e x x→∞→∞=++==显然这样解要复杂的多.例2 求21lim(cos 2)x x x →.解 21()cos 2,()f x x g x x ==因为2001limcos 21,lim x x x x →→==∞所以是1∞型极限, 有2222112sin limlim (cos21)20lim(cos 2)x x x x x x x x x e e e →→---→===.例3 求1222234lim()238x x x x x x -→+--+. 解 1222234lim()238x x x x x x -→+--+222341exp{lim(1)}2382x x x x x x →+-=-⋅-+- 425222241216exp(lim )exp(lim )2382238x x x x x e x x x x x →→+-+=⋅==-+--+.2.2 洛必达法则的应用例4 计算极限2[(1)]lim(1cos )xx x arctg t dt dx x x →+-⎰⎰.分析 对0,0∞∞等未定式的极限,常可用洛必达法则来计算. 解 原式22000(1)(1)2lim lim(1cos )sin 2sin cos x x x arctg t dtarctg x xx x x x x x→→++⋅==-+⋅+⋅⎰222042(1)1lim 3cos sin 6x x arctg x x x x x π→+++==-⋅. 3 一题多解举例每一个题目并非只能用一种方法进行求解,通常可采用多种途经去解决它. 例1 求1lim(12)xx x →-.[解法一] 利用重要极限10lim(1)xx x e →+=112220lim(12)lim[(12)]xx x x x x e ---→→-=-=.[解法二] 用取对数法 令1(12)xy x =-,两边取对数,得1ln ln(12)y x x=- 由0002112limln lim[ln(12)]lim 21x x x x y x x →→→--=-==-,所以1200lim lim(12)x x x y x e -→→=-=.[解法三] 用换元法 令2x t -=,则12x t-=所以112200lim(12)lim[(1)]xt x x x t e --→→-=+=.[解法四] 利用对数式的性质001112ln(12)lim ln(12)lim2120lim(12)lim x x x x x xxx x x x eeee →→-----→→-====.例2 求22201cos lim sin x x x x →-.[解法一] 用洛必达法则和重要极限0sin lim1x xx→=原式2222222222200022sin 2sin sin 1lim lim lim sin 2sin 2cos sin cos 2cos x x x x x x x x x x x x x x x x x x x →→→====+⋅++.[解法二] 三角函数公式及洛必达法则原式2222222220002232(sin )sin cos222lim lim lim 2sin cos cos 2cos sin22222x x x x x x x x x x x xx x x x →→→===- 22202cos12lim 22cos sin22x x x x x →==-. [解法三] 三角函数恒等变换和重要极限0sin lim1x xx→= 原式2222222220022(sin )sin sin11222lim lim sin sin 2222x x x x x x x x x x x →→==⋅⋅=⋅. [解法四] 分子分母同除以4x 用重要极限和洛必达法则原式222440224002201cos 1cos lim 1cos lim lim sin sin lim x x x x x x x x x x x x x x →→→→---===2232002sin 1sin 1lim lim 224x x x x x x x →→==⋅=. [解法五] 分子分母同乘21cos x +原式2222222222222000(1cos )(1cos )sin sin lim lim lim sin (1cos )sin (1cos )(1cos )x x x x x x x x x x x x x x x →→→-+===+++22200sin 11lim lim 1cos 2x x x x x →→==+. [解法六] 变换替换后用洛必达法则令2u x = 原式0001cos sin cos 1limlim lim sin sin cos 2cos sin 2u u u u u u u u u u u u u u →→→-====+-又00sin 11lim sin cos 2lim(1cos )sin u u u uu u u u u→→==++⋅. [解法七] 用等价无穷小来代替原式222242222400012sin 2()1222lim lim lim 2sin x x x x x xx x x x x →→→⋅====⋅. 原式22430001cos 2sin 21lim lim lim 424x x x x x x x x x x→→→-====. [解法八] 级数解法因为462cos 12!4!x x x =-+- 622sin 3!x x x =-+所以4682822048()1cos 12!4!lim sin 2()3!x x x x x x x x x x οο→-+-==-+. [解法九] 连续使用两次洛必达法则原式22222222002sin sin lim lim 2cos 2sin cos sin x x x x x x x x x x x x x →→==⋅++222222222002cos cos 1lim lim 2cos 2sin 2cos 2cos sin 2x x x x x x x x x x x x x x x →→===-⋅+-. 例3[]()728P 设()x ϕ连续,0()lim2sin t t t t t ϕ→=-,求0()lim sin t t xt t tϕ→-.[解法一] 从0()lim2sin t t t t t ϕ→=- 可得0()lim 2sin 1t t ttϕ→=-所以0lim ()0t t ϕ→=.又()x ϕ连续,因此(0)0ϕ=这样可以得到:当0x =时,00()(0)lim lim 0sin sin t t t xt t t t t tϕϕ→→==--;当0x ≠时,作变量代换xt u =,有000()()()lim lim lim sin sin sin t u u uu t xt u u x u u ut t u x x x xϕϕϕ→→→==--- 00()sin lim limsin sinu u u u u u uu u u x xϕ→→-=⋅--以下利用已知极限,以及两次洛必达法则,即可求出极限为22x , 所以,原式22,00,0x x x ⎧≠=⎨=⎩.[解法二] 利用等价无穷小求解,注意到31sin ~(0)6t t t t -→这样,从0()limsin t t t t t ϕ→- 03()lim 216t t t tϕ→==可知21()~(0)3t t t ϕ→于是220031()()3lim lim 2(0)1sin 6t t t xt t xt x x t t t ϕ→→⋅==≠-;当0x =时,根据法一可得结果.综上所述,原式22,00,0x x x ⎧≠=⎨=⎩.例4 求2lim lnx x ax x a→∞++. [解法一] 原式221()(2)12ln2()lim lim 11x x x a x a x a x a x a x a x a x x→∞→∞+⋅+-+⋅+⋅+++==-222limlim 12()(2)(1)(1)x x ax ax x a a a ax a x a x x→∞→∞===⋅=++++. [解法二] 因为(2)lnln(1)()x a a x a x a +=+++ 又所以x →∞时,0ax a→+,所以ln(1)~a a x a x a +++则2lim ln lim lim 1x x x x a a a x x a a x a x a x→∞→∞→∞+⋅=⋅==+++.总之,极限的解题方法很多,这就要求我们多做练习,学会总结归纳,学会举一反三.这对拓展我们的思维,进一步学好数学是有帮助的。
探讨数学分析中求极限的方法x
探讨数学分析中求极限的方法摘要:极限的概念是高等数学中一个最基本、最重要的概念 ,极限理论是研究连续、导数、积分、级数等的基本工具 ,因此正确理解和运用极限的概念、掌握极限的求法 ,对学好高等数学是十分重要的。
极限思想贯穿整个高等数学的课程之中,而给定函数的极限的求法则成为极限思想的基础,因此有必要总结极限的求法。
本文详细介绍了一些典型的极限计算方法 ,给出解题思路及相应技巧 ,并辅以典型的例题 ,最后还强调了求极限时的注意事项。
关键词:极限;类型;方法。
一、 利用函数连续性求极限由于初等函数在定义区间内处处连续,所以求初等函数在定义区内任意点处的极限值,就是求其函数在该点处的函数值。
由函数)(x f y =在x 0 点连续定义知,)()(lim 00x f x f x x =→。
例1 求)52(lim 22-+→x x x . 解 ∵52)(2-+=x x x f 是初等函数,在其定义域(全体实数)内连续∴所以用代入法求出该点的函数值就可。
即原式=2⨯2+2⨯2-5=3 例2 求632lim 220++-→x x x x . 解 由于632)(22++-=x x x x f 在x=0处连续 所以2163632lim 220==++-→x x x x 例3 求1352lim 22+-+→x x x x分析 由于552225lim lim lim 2)52(lim 2222222=-+⨯=-+=-+→→→→x x x x x x x x 71231lim lim 3)13(lim 222=+⨯=+=+→→→x x x x x所以采用直接代入法解 原式=751235222)13(lim )52(lim 2222=+⨯-+⨯=+-+→→x x x x x二、利用无穷小的性质求极限我们知道无穷小的性质有:性质1:有限个有界函数与无穷小的乘积为无穷。
性质2:在自变量同一变化的过程中无穷大量的倒数为无穷小。
(整理)几种求极限方法的总结
几种求极限方法的总结摘 要 极限是数学分析中的重要概念,也是数学分析中最基础最重要的内容.通过n s 对求极限的学习和深入研究,我总结出十二种求极限的方法.关键词 定义 夹逼定理 单调有界 无穷小 洛必达 泰勒公式 数列求和定积分 定积分 数列[]1根据极限的定义:数列{n x }收敛⇔∃a,ε∀〉0,∃N N ∈+,当n 〉N 时,有n x -a 〈ε. 例1 用定义证明11lim=+∞→n nn证明:0,ε∀>要使不等式11-+n n =11n ε<+成立:解得n 11ε>-,取N=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-11ε,于是0,ε∀>∃ N=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-11ε,n N ∀>,有1,1n n ε-<+即11lim =+∞→n n n2利用两边夹定理求极限[]1例2 求极限⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++∞→n n n n n n 22221312111lim 解:设=n c nn n n +++++22212111则有:2n cn n>=+同时有:21nc n<=+,于是nc<<1nn <=+>=. 有11n nnc n n<<<<=+ 已知:11lim=+∞→n n n ∴⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++∞→n n n n n n 22221312111lim =1 3利用函数的单调有界性求极限[]1实数的连续性定理:单调有界数列必有极限.例3 设a x =1,a a x +=2, a a a x n +++= (n=1,2, )(0a >),求n n x ∞→lim解:显然{}n x 是单调增加的。
我们来证明它是有界的.易见12x a x +=,23x a x += , 1-+=n n x a x ,从而 12-+=n n x a x ,显然n x 是单调增加的,所以2n n x a x <+两段除以n x ,得 1n nax x <+ 1+≤≤⇒a x a n 这就证明了{}n x 的有界性 设l x n →,对等式12-+=n n x a x 两边去极限,则有∞→-∞→+=n n n n x a x 12l i m l i m⇒a l l +=2解得214++=a l l 4利用无穷小的性质求极限[]2关于无穷小的性质有三个,但应用最多的性质是:若函数f(x)(x )a →是无穷小,函数g(x)在U (),ηa 有界,则函数f(x)*g(x)(x )a →是无穷小. 例 求极限)cos 1(cos lim x x x -++∞→解4 )221sin()221sin(2cos 1cos xx x x x x -+++-=-+ 2)221sin(2≤++-xx 而)1(21221)221sin(0x x x x xx ++=-+≤-+≤ 而,0)1(21lim=++∞→x x x 故 02_1lim=+∞→xx n 5 应用“两个重要极限”求极限[]2e xx x x x x =+=∞→→)11(lim ,1sin lim例5求)1cos 1(sin lim xx x +∞→解2sin 1222sin 211112(sin cos )(sin cos )(1sin )xx xx xx x x x x ⎡⎤+=+=+⎢⎥⎣⎦∴原式=e xxxxx =+∞→22sin 2sin 1)2sin 1(lim6利用洛必达法则求极限[]2例6求xx x 1sin arctan 2lim -∞→π()00 解: xx n 1sin arctan 2lim -∞→π=11cos111lim 22=-+-∞→x xx n 例7 求极限xx x 3tan tan lim2π→()∞∞解 xxx 3tan tan lim2π→= 3262cos 26cos 6lim 2sin 6sin lim sin cos 63sin 3cos 6lim )(cos 3)3(cos lim )3(tan )(tan lim 222232,,2=--===--==→→→→→x x x x x x x x x x x x x x x x x πππππ7利用泰勒公式求极限[]2例8:求极限 xx x x n cos sin 1lim2-+∞→解 ∵xx x x cos sin 12-+中分子为2x ,∴将各函数展开到含2x 项。
数学分析中极限的求法总结
数学分析中极限的求法总结1.1 利用极限的定义求极限用定义法证明极限,必须有一先决条件,即事先得知道极限的猜测值A ,这种情况一般较困难推测出,只能对一些比较简单的数列或函数推测分析出极限值,然后再去用定义法去证明,在这个过程中,放缩法和含绝对值的不等式总是密切相连的。
例:()0lim x x f x A →=的ε-δ 定义是指:∀ε>0, ∃δ=δ(0x ,ε)>0,0<|x-0x |<δ⇒|f(x)-A|<ε 为了求δ 可先对0x 的邻域半径适当限制, 如然后适当放大|f(x)-A |≤φ(x) (必然保证φ(x)为无穷小),此时往往要用含绝对值的不等式:|x+a |=|(x-0x )+(0x +a)|≤|x-0x |+|0x +a|<|0x +a |+δ1 域|x+a|=|(x-0x )+(0x +a)|≥|0x +a|-|x-0x |>|0x +a|-δ1 从φ(x)<δ2,求出δ2后,取δ=min(δ1,δ2),当0<|x-0x |<δ 时,就有|f(x)-A|<ε.例:设lim n n x a →∞=则有12...lim nn x x x a n→∞++=.证明:因为lim n n x a →∞=,对110()N N εε∀>∃=,,当1n N >时,-2n x a ε∣∣<于是当1n N >时,1212......n n x x x x x x na a n n+++∣+++-∣∣-∣=0ε<<1其中112N A x a x a x =∣-∣+∣-∣+∣-α∣是一个定数,再由2A n ε<,解得2An ε>,故取12max ,A N N ε⎧⎫⎡⎤=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭12...+=22n x x x n N n εεε+++>-α<当时,。
1.2 利用极限的四则运算性质求极限定理[1]:若极限0lim ()x x f x →和0lim ()x x g x →都存在,则函数)(x f ±)(x g ,)()(x g x f ⋅当0x x →时也存在且①[]0lim ()()lim ()lim ()x x x x x x f x g x f x g x →→→±=±②[]0lim ()()lim ()lim ()x x x x x x f x g x f x g x →→→⋅=⋅又若c ≠0,则)()(x g x f 在0x x →时也存在,且有000lim ()()lim ()lim ()x xx x x x f x f x g x g x →→→=. 利用该种方法求极限方法简单,但要注意条件是每项或每个因子极限存在,一般情况所给的变量都不满足这个条件, 例如出现00,∞∞,∞-∞ 等情况,都不能直接运用四则运算法则,必须对变量进行变形。
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。
高等数学极限求法总结
高等数学极限求法总结在高等数学中,极限是一个至关重要的概念,它在微积分、数学分析等领域中扮演着重要角色。
极限求法是数学学习中的一个关键技能,通过正确的方法和技巧能够更快地求解各种极限问题。
本文将系统总结常见的极限求法,包括极限的基本性质、洛必达法则、泰勒展开等内容,帮助读者更好地掌握和运用极限求法。
一、极限的基本性质1. 有界性如果一个函数在某点的一个邻域内有界,那么该函数在该点的极限存在且有限。
2. 夹逼准则如果函数f(x)在点a的某个邻域内除a点以外都满足0≤g(x)≤f(x)≤h(x),并且lim[g(x)]=lim[h(x)]=L,则由夹逼准则可得lim[f(x)]=L。
二、洛必达法则洛必达法则常用来解决0/0型或∞/∞型的极限。
若lim[f(x)]=0, lim[g(x)]=0,并且lim[f’(x)/g’(x)]存在,则lim[f(x)/g(x)]=lim[f’(x)/g’(x)]。
三、泰勒展开泰勒展开是在某一点附近用多项式逼近一个函数的方法。
简单来说,就是用一个多项式不断逼近原函数,使得在该点附近它们的表现尽量接近。
泰勒展开的公式如下:f(x)≈f(a)+f’(a)(x-a)+f’’(a)(x-a)2/2!+⋯+f n(a)(x-a)^n/n!+Rn(x)其中,f(x)是原函数,a是展开的点,f^(n)(a)表示f(x)在点a处的n阶导数,Rn(x)是泰勒余项,即多项式逼近的误差。
通过以上总结,我们可以看到,极限求法涉及到多方面的知识和技巧,需要结合具体问题选择合适的方法进行求解。
掌握极限求法不仅可以帮助我们更好地理解函数的性质,还可以在数学建模、物理学等领域中发挥重要作用。
希望通过本文的总结,读者能够更加熟练地运用各种极限求法,提升自己的数学水平。
论文极限求法总结范文
摘要:极限是高等数学中的重要概念,求极限的方法也是数学分析和应用数学中的基本技能。
本文旨在总结常见的极限求法,包括直接求极限、夹逼法、洛必达法则、等价无穷小替换法、无穷小代换法等,并对其适用条件和应用进行简要分析。
关键词:极限;求极限方法;直接求极限;夹逼法;洛必达法则一、引言极限是高等数学中的核心概念之一,它在数学分析、物理学、工程学等领域都有广泛的应用。
求极限的方法是解决各种数学问题的基础,因此,掌握各种极限求法对于学习高等数学具有重要意义。
二、常见的极限求法1. 直接求极限直接求极限是最基本的极限求法,适用于直接观察出极限值的情况。
对于一些简单的函数,如常数函数、一次函数、二次函数等,可以直接求出其极限。
2. 夹逼法夹逼法是一种常用的极限求法,适用于当函数在无穷远处趋于某一值时。
具体来说,如果存在函数f(x)和g(x),满足以下条件:(1)f(x) ≤ h(x) ≤ g(x),对于所有的x > a或x < b成立;(2)lim(x→a) f(x) = A,lim(x→b) g(x) = A,则lim(x→a) h(x) = A。
3. 洛必达法则洛必达法则适用于“0/0”型或“∞/∞”型的未定式。
具体来说,如果函数f(x)和g(x)在x = a处可导,且满足以下条件:(1)lim(x→a) f(x) = 0,lim(x→a) g(x) = 0;或(2)lim(x→a) f(x) = ∞,lim(x→a) g(x) = ∞,则lim(x→a) [f(x)/g(x)] = lim(x→a) [f'(x)/g'(x)],其中f'(x)和g'(x)分别是f(x)和g(x)的导数。
4. 等价无穷小替换法等价无穷小替换法适用于在求极限过程中,需要将复杂函数替换为简单函数的情况。
具体来说,如果函数f(x)和g(x)在x = a处可导,且满足以下条件:(1)lim(x→a) f(x) = 0,lim(x→a) g(x) = 0,则f(x)和g(x)可以替换为它们的等价无穷小。
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。
极限运算公式总结
极限运算公式总结极限运算是数学中一项重要的运算概念,它广泛应用于微积分、数学分析及其他相关领域中。
极限运算可以帮助我们研究函数和序列的性质,以及解决各种求解问题。
在极限运算中,有一些重要的公式和定理,它们可以帮助我们更方便地计算和理解极限。
本文将总结一些常用的极限运算公式,以供参考和学习。
一、基本极限运算公式:1. 常数函数极限:lim(c)=c,其中c为常数。
2. 单变量函数极限:lim(x→a)f(x)=L,其中x为自变量,a为趋向点,f(x)为函数,L为极限。
3. 数列极限:lim(n→∞)an=L,其中an为数列的第n项,L为极限。
4. 数列极限的唯一性:如果数列an的极限存在,则极限必唯一。
二、运算法则:1. 极限的四则运算法则:(1)和差法则:lim(x→a)[f(x)±g(x)]=lim(x→a)f (x)±lim(x→a)g(x)(2)积法则:lim(x→a)[f(x)·g(x)]= [lim(x→a)f (x} ·lim(x→a)g(x)](3)商法则:lim(x→a)[f(x)/g(x)]= [lim(x→a)f (x} /lim(x→a)g(x)](其中lim(x→a)g(x)≠0)2. 极限的乘方法则:(1)lim(x→a)[f(x)^n]= [lim(x→a)f(x}]^n(2)lim(x→a)[^n√f(x)]= ^n√[lim(x→a)f(x})](其中n为整数)3. 极限的复合函数法则:(1)lim(x→a)f(g(x))= f(lim(x→a)g(x))(前提是f和g各自的极限都存在)(2)lim(x→∞)f(x)= lim(t→∞)f(t)(当x→∞等价于t→∞)4. 极限的夹逼准则:设函数f(x),g(x),h(x)在区间(a,b)上有定义且满足:f(x)≤ g(x)≤ h(x),对于x在(a,b)上的所有点成立;lim(x→a)f(x)= lim(x→a)h(x)=L,则lim(x→a)g(x)=L。
求极限的方法总结
极限是数学分析中的重要概念,也是微积分的基础。
求极限的方法有很多种,下面将对常用的几种方法进行总结和解析。
1. 直接代入法直接代入法是最基本的求极限方法,适用于函数单调、连续,且直接代入可知极限值的情况。
具体步骤如下:(1)将极限表达式中的变量替换为具体的数值。
(2)根据函数的定义和性质,计算替换后的表达式。
(3)得出极限值。
2. 因式分解法因式分解法适用于有理函数的极限求解,通过分解函数,消除分子、分母中的共同因子,简化极限表达式。
具体步骤如下:(1)对有理函数进行因式分解。
(2)对分解后的表达式进行约分,消除共同因子。
(3)根据约分后的表达式求极限。
3. 泰勒公式法泰勒公式法是利用泰勒公式将函数展开,近似表示函数在某一点附近的值,从而求解极限。
具体步骤如下:(1)确定函数在某一点附近的泰勒展开式。
(2)根据泰勒展开式求极限。
4. 洛必达法则洛必达法则(L’Hôpital’s Rule)适用于求解“0/0”或“∞/∞”形式的极限。
该法则通过对分子、分母同时求导,将极限问题转化为导数的极限问题。
具体步骤如下:(1)判断极限形式是否为“0/0”或“∞/∞”。
(2)对分子、分母分别求导。
(3)将求导后的表达式代入原极限表达式。
(4)求解新的极限表达式。
5. 夹逼定理夹逼定理(Squeeze Theorem)适用于求解形如“f(x) = (g(x))/(h(x))”,且当x趋向于某一点时,g(x)和h(x)分别趋向于a和b(a ≠ b)的极限。
具体步骤如下:(1)找到两个函数p(x)和q(x),使得p(x) ≤ f(x) ≤ q(x)。
(2)证明当x趋向于某一点时,p(x)和q(x)分别趋向于a和b。
(3)根据夹逼定理,得出f(x)趋向于a。
6. 有界函数法有界函数法适用于求解形如“f(x) = g(x)/h(x)”,且当x趋向于某一点时,g(x)趋向于0,h(x)趋向于无穷大的极限。
具体步骤如下:(1)证明g(x)在x趋向于某一点时趋向于0。
数列极限方法总结
数列极限方法总结数列极限是数学分析中的一个重要概念,它描述了数列随着项数的增加趋向于一个确定的数值或趋向于无穷大的特性。
数列是一系列按照一定规律排列的数的集合,数列极限的研究是为了求得这些数列的趋势和性质。
在数学和物理等学科中,数列极限的求解是基础和关键的一步。
数列极限的求解方法有很多,这里我将总结一些常用的数列极限方法。
一、代入法:代入法是数列极限求解的一个简单而直接的方法。
用代入法求解数列极限时,只需要将数列的项数逐一代入数列规律中,找出当项数趋于无穷大时数列的极限。
例如,对于数列an=3n-1,当n≥1时,对于任意的正整数n,有:当n=1时,a1=3*1-1=2;当n=2时,a2=3*2-1=5;当n=3时,a3=3*3-1=8;...当n趋于无穷大时,数列中的每一项都趋于无穷大,所以该数列的极限为正无穷大。
二、数列递推关系:对于一些含有递推关系的数列,可以通过观察数列之间的关系,找到数列极限的方法。
以Fibonacci数列为例,该数列的递推关系是每一项等于前两项的和,即:Fn=Fn-1+Fn-2。
根据这个递推关系,可以得到该数列的前几项:F1=1,F2=1,F3=2,F4=3,F5=5,F6=8,...通过观察可以发现,当n趋于无穷大时,Fn/Fn+1的值趋于黄金分割比例(1+√5)/2,即Fibonacci数列的极限是黄金分割比例。
三、夹逼法:夹逼法是一种常用的求解数列极限的方法。
当数列难以直接求得极限时,可以通过迫近的方式利用夹逼法求得数列的极限。
夹逼法的思想是通过构造两个不等式,将数列逐渐夹逼到一个确定的极限值。
夹逼法的步骤如下:1)找到两个数列,一个上界数列bn,一个下界数列cn,并确定它们的极限值分别为L,M;2)构造两个不等式,即:cn≤an≤bn;3)证明bn和cn的极限都为L,M;4)由bn≥an和cn≤an可以得到bn=M≤an≤L=cn;5)根据夹逼定理,当n趋于无穷大时,数列an的极限也是L。
高中数学极限问题解题思路与例题
高中数学极限问题解题思路与例题在高中数学中,极限问题是一个重要的概念,它在微积分和数学分析等领域中发挥着重要的作用。
解决极限问题需要良好的数学思维和方法,本文将介绍一些常见的解题思路,并通过例题来说明。
一、数列极限问题的解题思路1. 递推法:对于递推数列,通过递推关系式来确定极限。
例如,对于等差数列an=2n+1,可以通过推导和观察得出其极限为无穷大。
2. 逼近法:对于数列an,通过构造逼近数列bn,使得bn与an的差趋近于零,然后求出bn的极限,进而得到an的极限。
例如,在求解数列an=√n的极限时,可以构造逼近数列bn=n,通过求bn的极限等于无穷大,得出an的极限也等于无穷大。
3. 按定义法:对于给定的数列an,根据极限的定义进行证明。
例如,证明数列an=1/n的极限为零,可以通过定义极限的方式来进行推导。
二、函数极限问题的解题思路1. 代入法:当函数在某一点不存在或无法求极限时,可以尝试代入近似值进行计算。
例如,求f(x)=sinx/x在x=0处的极限时,可以通过代入x的近似值0.001、0.0001等进行计算。
2. 夹逼法:对于函数f(x),如果在某一区间内存在两个函数g(x)和h(x),且g(x)≤f(x)≤h(x),并且g(x)和h(x)的极限均为L,则可以推导出f(x)的极限也为L。
例如,在证明函数f(x)=xsin(1/x)在x=0处的极限为零时,可以构造函数g(x)=-|x|和h(x)=|x|,并证明f(x)被夹在g(x)和h(x)之间。
3. 导数法:对于某些特殊的函数,可以通过求导数来求极限。
例如,对于函数f(x)=e^x/x,在x趋近于正无穷时,可以通过求导数得到f'(x)=e^x/x^2,在取极限时,可以得到极限为无穷大。
三、综合例题例题1:求极限lim(n→∞) (√n+1-√n)。
解:对于这个极限问题,我们可以利用有理化的方法进行求解。
首先,我们将式子进行分子有理化,得到(√n+1-√n)×(√n+1+√n)/(√n+1+√n)。
大一高数求极限的方法总结
大一高数求极限的方法总结大一高等数学中,求极限是一个非常重要的概念和技巧。
在学习求极限的过程中,我们需要掌握一些基本的方法和技巧。
下面是对一些常用的求极限方法进行总结。
一、无穷小量代换法当我们在求一个函数的极限时,可以将函数中的无穷小量用一个新的无穷小量来代替,从而简化计算。
例如,当求极限lim(x->0)(sinx)/x时,可以将sinx用x来代替,即lim(x->0)x/x=1二、夹逼定理夹逼定理是一种非常常用的求极限方法。
当我们无法直接计算一个函数的极限时,可以通过找到两个已知的函数,使它们的极限分别为L和L’,并且夹在待求函数的极限值周围时,我们可以得出待求函数的极限也为L。
三、洛必达法则洛必达法则是一种非常常用的求导法则,它可以用来求解一些不定型的极限。
当我们在计算一个函数的极限时,如果得到的结果为0/0或者∞/∞的形式,那么我们可以使用洛必达法则来求解极限。
具体做法是对分子和分母同时求导,并再次计算极限,直到得到一个有限的值。
四、泰勒展开法当我们计算一些函数在一点的极限时,可以使用泰勒展开来逼近函数的值。
泰勒展开是将一个函数表示为无限项的级数,通过截取有限项来逼近函数的值。
这样可以大大简化我们的计算过程。
五、换元法有时候我们可以通过进行一些变量的替换来改变函数的形式,从而更容易求解极限。
例如,当我们计算lim(x->0)(3^(2x)-2^x)时,可以令y=2^x,然后再进行计算,就可以得到较为简单的表达式。
六、分数的极限当我们计算一个函数的极限时,如果得到的结果为一个分数形式,可以进行有理化来方便我们的计算。
有理化的方法有分子分母同时乘以一些适当的因式、差化积等。
七、级数化积当我们计算一个函数的极限时,通常可以将函数展开为一个级数,然后进行计算。
例如,当我们计算lim(x->0)(e^x-1)/x时,可以将e^x展开为一个级数,再进行计算。
八、寻找特殊点有时候我们可以通过找到一些特定的点来计算极限。
数学分析极限论文
数学分析中求极限的方法总结熊伟 1303090119 数学0901摘要:数学分析是以极限为工具来研究函数的学科,掌握求极限的方法对学习数学分析有很大帮助,然而求极限的题型多变,技巧性强,本文总结了几种一般的求极限方法,并对专用于求数列极限和函数极限以及两者通用的方法进行归类总结,同时为每种方法相应的举例对方法加以说明.关键词:极限 、数列极限 、函数极限 、方法 、总结在我们所学过的数学分析中有数列极限和函数极限两种,我将用于专门求数列极限或函数极限,两者通用的方法进行了如下归纳.1 求数列极限的方法定义法 这是求数列极限最基本的方法.设{n x }是数列,A 为常数,0>∀ε,∃正整数N ,当N n >有ε<-A x n 成立,称{n x }以A 为极限或{n x }收敛于A ,记作A x n n =∞→lim .[1]例1 证明0)1(lim=-∞→nnn 证明:0>∀ε,取1]1[+=εN ,则当N n >时,有ε<--0)1(nn0)1(lim=-∴∞→n n n 2 求函数极限的方法2.1 定义法 设)(x f y =在)(00x O 内有定义,A 为常数,0>∀ε,0>∃δ,当δ<-<00x x 时,有ε<-A x f )(,称)(x f 在0x 点收敛于A ,记作A x f x x =→)(lim 0.[1]例2 求证211lim=--→x x x x证明:0>∃δ,取εδ=,则当δ<-<10x 时,有ε<-<+-=-=---1111211x x x x x x2.2 两个重要极限的应用.1sin lim0=→x x x e xx x =+∞→)11(lim例3 求)0,(sin sin lim 0≠→n m nx mx x 解:原式n mnx nx nx mx mx mx x ==→sin **sin lim 0例4 求n n n )111(lim ++∞→ 解:原式=11])111[(lim ++∞→++n nn x n =1lim1])111[(lim ++∞→∞→++n nn x n n e = 3 以下方法求数列极限和函数极限均适用,方法均以数列为例举出,将n x 和n y 相应的替换为)(x f 和)(x g 可得求函数极限的方法. 3.1 利用极限的夹逼准则求极限. 例5 求)12111(lim 222n n n n n ++++++∞→解:设原式的=A , 那么122+≤≤+n n A n n n 又 1lim2=+∞→nn n n ,11lim2=+∞→n n n1)12111(lim 222=++++++∴∞→nn n n n3.2利用极限的四则运算,此法一般参杂在其他方法中使用. 例6 求)(lim 2n n n n -+∞→解:∞→n lim (n n +2-n)=∞→n limnnn n ++2=)111(lim ++∞→n n =2. 3.3利用泰勒公式求极限,在含有xe ,正余弦的极限中注意此方法. 例7 求)1(11sin lim 2x x e x x ----=→解: )(!2122x o x x e x+++= )(sin 2x o x x += )(21)1(222x o x x +-=- ∴2!21sin 22x x x e x==-- )(2)1(1222x o x x +=-- 1021021lim )(21)(21lim)(2)(2lim )1(11sin lim 0222202222020=++=++=++=----∴→→→→x x x xx xx o x x o x o x x o x x x e 3.4利用洛必达法则求解,首先介绍使用洛必达法则的前提. 必须是00或∞∞型才能用洛必达法则,若是∞-∞,∞*0,00,∞1,0∞等待定型,则用通分,取倒数或取对数的方法将其转化为00或∞∞型. 例8 求xx xx x x sin cos lim0--→解:原式3)sin cos 2(lim sin cos sin sin lim cos 1sin cos 1lim 000=+=++=-+-=→→→xxx x x x x x x x x x x x x此外,还有一个简便的方法,在我们了解函数图像大体趋势时,可根据函数图像上升或下降的速度来判断极限是0还是∞.应注意的是,当函数x 无限趋近于某一数时,这两个函数图像同增或同减.以上是我总结的几种求极限的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
数学分析中求极限的方法总结This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020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:如果0x x lim f x =,lim g x =x x →→A B ()()(1)[]0lim ()()lim ()lim ()x x x x x x f x g x f x g x →→→±=±=A ±B(2)[]0x x lim f x g x =lim f x)lim ()x x x x g x →→→⋅⋅=A⋅B ()()((3)若B ≠0(4)0x lim c ()lim ()x x x f x c f x c →→⋅=⋅=A(5)[]00lim ()lim ()nnn x x x x f x f x →→⎡⎤==A ⎢⎥⎣⎦(n 为自然数)上述性质对于,,x x x →∞→+∞→-∞也同样成立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 →+-的极限解:由定理中的第三式可以知道例2.求3x →的极限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()11112231n x n n=+++⨯⨯-⨯,求lim n n x →∞解: 观察 11=1122-⨯111=2323-⨯因此得到()11112231n x n n=+++⨯⨯-⨯ 所以 1lim lim 11n n n x n →∞→∞⎛⎫=-= ⎪⎝⎭2 利用导数的定义求极限导数的定义:函数f(x)在0x 附近有定义,χ∀∆,则如果存在,则此极限值就称函数f(x)在点0x 的导数记为()0'f x 。
即在这种方法的运用过程中,首先要选好f(x)。
然后把所求极限都表示成f(x)在定点x 的导数。
例4. 解:3 利用两个重要极限公式求极限两个极限公式:(1(2)1lim 1xx e x →∞⎛⎫+= ⎪⎝⎭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ex xx =+→10)1(lim 故把原式括号内式子拆成两项,使得第一项为1,第二项和括号外的指数互为倒数进行配平。
xx x x 10)1()21(lim +-→=xx x x 10)131(lim +-+→ =313310])131[(lim -+--+→=+-+e x x x x x x例6:20cos 1limx xx -→解:将分母变形 后再化成“0/0”型 所以=222sin 2limx xx →=21)2(2sin 21lim 220=→x xx 例7: 求xx x 10)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。
4 利用函数的连续性因为一切初等函数在其定义区间内都是连续的,所以如果)(x f 是初等函数,且0x 是)(x f 的定义区间内的点, 则)()(lim 00x f x f x x=→。
例8:612arcsinlim 1+→x x解 :因为复合函数arcsin是初等函数,而x 1→是其定义区间内的点,所以极限值就等于该点处的函数值.因此 例8:求x x sin ln lim 2π→解: 复合函数xsin ln 在2π=x 处是连续的,所以在这点的极限值就等于该点处的函数值即有2sin ln sin ln lim 2ππ=→x x=1ln 2sinlim =π=05 利用两个准则求极限。
(1) 函数极限的迫敛性:若一正整数 N,当n>N 时,有n n nx y z ≤≤且lim lim ,n n x x x z a →∞→∞==则有lim n x y a→∞=。
利用夹逼准则求极限关键在于从nx 的表达式中,通常通过放大或缩小的方法找出两个有相同极限值的数列{}n y 和{}n z ,使得n n ny x z ≤≤。
例9 : 求nx 的极限解:因为nx 单调递减,所以存在最大项和最小项n x ≤≤又因为1x x ==(2 ) 单调有界准则:单调有界数列必有极限,而且极限唯一。
例12:设)1110,1,2,n x x n n +===。
试证数列{}n x 的极限存在, 并求此极限。
解: 由110x =及24x =知12x x ≥。
设对某个正整数k 有1k k x x +≥, 则有21166+++=+>+=k k k k x x x x从而由数学归纳法可知, 对一切自然数n , 都有1+>n n x x ,即数列}{n x 单调下降, 由已知易见...)2,1(0=>n x n 即有下界,根据“单调有界的数列必有极限”这一定理可知存在。
令A x n n =∞→lim 对n n x x +=+61两边取极限,有A =260A -A -=解得A=3,或2A =-。
因为...)2,1(0=>n x n ,所以0A ≥,舍去2A =-,故lim 3n n x →∞=6 利用洛必达法则求未定式的极限定义:若当x a →(或x →∞)时,函数()f x 和()F x 都趋于零(或无穷大),则极限)()(lim)(x F x f x ax ∞→→可能存在、也可能不存在,通常称为00型和∞∞型未定式。
例如:xx x tan lim→, (0型);bx ax x sin ln sin ln lim→, (∞∞型). 定理:设 (1)当x →∞时, 函数()f x 和()F x 都趋于零;(2)在a 点的某去心邻域内,()'f x 和()'F x 都存在且()'0F x ≠; (3))()(lim)(x F x f x ax ∞→→存在(或无穷大), 则定义:这种在一定条件下通过分子分母分别求导再求极限来确定未定式的值的方法称为洛必达法则.例10:x x x x x x 222220sin cos sin lim-→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,并注意观察所求极限的类型如下例,例11:求lim+→x xex -1解: lim0+→x xex -1=111lim lim00-=-=-++→→tt t t ee t 洛必达法则通常适用于以下类型:0⨯∞型:例12 求lim (arctan )2x x x π→+∞-.解 原式2221arctan 112lim lim lim 11111x x x x x xx xπ→+∞→+∞→+∞-+====+.∞-∞型:例13 求 ()2lim sec tan x x x π→-. 解1sin 1sin sec tan cos cos cos x xx x x x x --=-=,故原式221sin cos limlim 0cos sin x x x x x x ππ→→--===-.00型:例14 求0lim x x x +→.解 原式ln 0lim ln ln 0lim lim 1x xxx e x x xx x e e e+→++→→====.1∞型:例15 求lim 1xx e x →∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭.解 原式lim 1x e ee x e e x →∞⎛⎫=+= ⎪⎝⎭.0∞型:例16 求tan 01lim ()xx x +→.解 原式tan ln tan 01lim ln()tan ln 0lim lim x xxx e x xxx x e e e-+→++-→→===,而tan ~0lim(tan ln )lim(ln )0x x x x x x x x ++→→-−−−→-=,因此:原式=1. 7. 用泰勒展式来求极限用此法必须熟记基本初等函数的展开式,它将原来函数求极限的问题转化为求多项式或有理分式的极限问题。
对于和或差中的项不能用其等价无穷小代替的情形, 有时可用项的泰勒展开式来代替该项, 使运算十分简便。
例17:422cos limx ex x x -→-解:因为所以例18:)]11ln([lim 2x x x x +-+∞→解:因为当x →+∞从而于是注意:如果该题利用其他方法就不容易做了。
8. 利用定积分求极限由于定积分是一个有特殊结构和式的极限,这样又可利用定积分的值求出某一和数的极限.若要利用定积分求极限,其关键在于将和数化成某一特殊结构的和式。
凡每一项可提1/n,而余下的项可用通式写成n 项之和的形式的表达式,一般可用定积分的定义去求 。
利用定积分可求如下二种形式的极限:n n n f n f n f x )(...)2()1(lim+++∞→型定理:设()f x 在[0,1]上可积,则有例19:求极限n n nn nx +++∞→...21lim解:令()f x x =,()f x 在[0,1]上可积。
n x nnf n f n f )(...)2()1(lim +++∞→型 定理:若)(x f 在[0,1]上可积,则例20:求n n nx !lim∞→解:令()f x x=,则有:例21:求)212111(lim n n n n +++++∞→解:把此极限式化为某个积分和的极限式,并转化为计算计算定积分,为此作如下变形:不难看出,其中的和式是函数发x x f +=11)(在区间[]1,0上的一个积分和。
(这里所取的是等分分割,,1n x i =∆ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∈=n i n i n i i ,1ε(..2.1n i ⋅⋅⋅⋅⋅⋅=), 所以当然,也可把J 看作x x f 1)(=在[]2,1上的定积分,同样有9. 利用无穷小的性质求极限i我们知道在某一过程中为无穷大量的倒数是无穷小量;有界函数与无穷小量的乘积, 仍是无穷小量。
利用这两个定理可以求出某些函数的极限。
例22:2374lim21+--→x x x x解:当1x →时分母的极限为0,而分子的极限不为0,可先求出所给函数的倒数是无穷大量:2374lim21+--→x x x x = 74231-+- = 0利用无穷小量的倒数是无穷大量 故2374lim21+--→x x x x =∞例23:极限xxx x sin 1sinlim20→解:xxx x sin 1sinlim20→因为1sin lim=→x xx ;当0x →时,x 为无穷小量,1sinx为有界量, 故01sinlim 0=*→x x x ;所以原式=0。