极限的性质与四则运算法则

第四节 极限的性质与四则运算法则
教学目的：使学生掌握极限的四则运算法则，并会利用它们求极限； 教学重点：有理函数极限的计算； 教学过程：
一、复习无穷大和无穷小的概念及性质 二、讲解新课：
一、函数极限的性质 定理1：（保号性）设A x f x x =→)(lim 0
，
（i ） 若)0(0<>A A ，则0>∃δ，当),(0δ∧
∈x U x 时，0)(>x f )0)((<x f 。

（ii ） 若)0)((0)(≤≥x f x f ，必有)0(0≤≥A A 。

证明：（i ）先证0>A 的情形。

取2
A =ε，由定义，对此0,>∃δε，当),(0δ∧∈x U x 时，
2)(A A x f =<-ε，即0)(2
32)(220>⇒=+<<-=<x f A
A A x f A A A 。

当0<A 时，取2
A
-=ε，同理得证。

（ii ）(反证法)若0<A ，由(i)0)(<⇒x f 矛盾，所以0≥A 。

当0)(<x f 时，类似可证。

注：(i)中的“>”，“<”不能改为“≥”，“≤”。

在(ii)中，若0)(>x f ，未必有0>A 。

二、极限四则运算法则
由极限定义来求极限是不可取的，也是不行的，因此需寻求一些方法来求极限。

定理1：若B x g A x f ==)(lim ,)(lim ，则)]()(lim[x g x f ±存在，且
)(lim )(lim )]()(lim[x g x f B A x g x f ±=±=±。

证明： 只证B A x g x f +=+)]()(lim[，过程为0x x →，对0,01>∃>∀δε，当
100δ<-<x x 时，有2
)(ε
<-A x f ，对此ε，02>∃δ，当2
00δ<-<x x 时，有2
)(ε
<
-B x g ，取},m in{21δδδ=，当δ<-<00x x 时，有
εε
ε
=+
<
-+-≤-+-=+-+2
2
)()())(())(()())()((B x g A x f B x g A x f B A x g x f
所以B A x g x f x x +=+→))()((lim 0。

其它情况类似可证。

注：本定理可推广到有限个函数的情形。

定理2：若B x g A x f ==)(lim ,)(lim ，则)()(lim x g x f ⋅存在，且
)(lim )(lim )()(lim x g x f AB x g x f ⋅==。

证明：因为B x g A x f ==)(lim ,)(lim ，⇒,)(,)(βα+=+=B x g A x f （βα,均为无穷小）)())(()()(αβαββα+++=++=⇒B A AB B A x g x f ，记
αβαβγ++=B A ， γ⇒为无穷小， AB x g x f =⇒)()(lim 。

推论1：)(lim )](lim[x f c x cf =（c 为常数）。

推论2：n n x f x f )]([lim )](lim [=（n 为正整数）。

定理3：设0)(lim ,)(lim ≠==B x g A x f ，则)
(lim )
(lim )()(lim
x g x f B A x g x f ==。

证明：设βα+=+=B x g A x f )(,)(（βα,为无穷小），考虑差：
)
()()(ββ
αβα+-=-++=-B B A B B A B A B A x g x f 其分子βαA B -为无穷小，分母0)(2≠→+B B B β，我们不难证明
)
(1β+B B 有界（详细过程见书上）)(ββα+-⇒
B B A B 为无穷小，记为γ，所以γ+=B
A
x g x f )()(，
B
A
x g x f =⇒)()(lim。

注：以上定理对数列亦成立。

定理4：如果)()(x x ψϕ≥，且b x a x ==)(lim ,)(lim ψϕ，则b a ≥。

【例1】b ax b x a b ax b ax x x x x x x x x +=+=+=+→→→→00
lim lim lim )(lim 。

【例2】n
n x x n x x x x x 0]lim [lim 0
==→→。

推论1：设n n n n a x a x a x a x f ++++=--1110)( 为一多项式，当
)()(lim 0011
1000
x f a x a x a x a x f n n n n x x =++++=--→ 。

推论2：设)(),(x Q x P 均为多项式，且0)(0≠x Q ，则)
()
()()(lim 000x Q x P x Q x P x x =→。

【例3】31151105(lim 221
-=+⨯-=+-→x x x 。

【例4】33
009070397lim 53530-=+--⨯+=+--+→x x x x x （因为03005
≠+-）。

注：若0)(0=x Q ，则不能用推论2来求极限，需采用其它手段。

【例5】求3
22
lim 221-+-+→x x x x x 。

解：当1→x 时，分子、分母均趋于0，因为1≠x ，约去公因子)1(-x ，
所以 5
3
322lim 322lim 12
21=++=-+-+→→x x x x x x x x 。

【例6】求)1
3
11(
lim 31+-+-→x x x 。

解：当1
3
,11,13
++-→x x x 全没有极限，故不能直接用定理3，但当1-≠x 时， 1
2)1)(1()2)(1(1311223+--=+-+-+=+-+x x x x x x x x x x ，所以 11
)1()1(2112lim )1311(
lim 22131
-=+-----=+--=+-+-→-→x x x x x x x 。

【例7】求2
lim 2
2-→x x x 。

解：当2→x 时，02→-x ，故不能直接用定理5，又42→x ，考虑：
042
22lim
2
2
=-=-→x
x x ， ∞=-⇒→2
lim
2
2x x x 。

【例8】若3)
1sin(lim 221=-++→x b
ax x x ，求a ,b 的值。

当1→x 时，1~)1sin(2
2
--x x ，且0)(lim 2
1
=++→b ax x x
10, =(1)a b b a ++=-+
222
(1)(1)(1)
1(1)(1)(1)(1)
x ax b x ax a x x a x x x x x +++-+-++==--+-+ 2212
lim 3124, 5
x x ax b a x a b ->+++==-==- 【例9】设n m b a ,,0,000≠≠为自然数，则
⎪⎪⎪⎩
⎪
⎪⎪⎨⎧>∞
<==++++++--∞→时
当时当时当m n m n m n b a b x b x b a x a x a m m m n n n x 0lim
001101
10 。

证明：当∞→x 时，分子、分母极限均不存在，故不能用§1.6定理5，先变形：
m
m
n n m n x m m m n n n x x b x b b x a x a
a x
b x b x b a x a x a ++++++⋅=++++++-∞→--∞→ 1010110110lim lim
⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧>++++++⋅∞<++++++⋅=++++++⋅
=时
当时当时当m n b a m n b a m n b a 0
000000
00000010000
00 【例10】求)21(
lim 2
22n n n n n +++∞→ 。

解：当∞→n 时，这是无穷多项相加，故不能用定理1，先变形：
原式2
1
21lim 2)1(1lim )21(1lim 22=+=+⋅=+++=∞→∞→∞→n n n n n n n n n n 。

【例11】证明[][]x x
x x ,1lim
=∞→为x 的整数部分。

证明：先考虑[][]x x x x x -=-
1，因为[]x x -是有界函数，且当∞→x 时，01→x
，所
以由有界量与无穷小量的乘积是无穷小，得
[][][]1lim
0)1(lim 0lim =⇒=-⇒=-∞→∞→∞→x x x
x x x x x x x 。

三、课堂练习： 四、布置作业：
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

请预览后才下载，期待您的好评与关注！）。