高等数学求极限的常用方法
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高等数学求极限的14种方法
一、极限的定义
1.极限的保号性很重要:设
A x f x x =→)(lim 0
,
(i )若A 0>,则有0>δ,使得当δ<-<||00x x 时,0)(>x f ; (ii )若有,0>δ使得当δ<-<||00x x 时,0A ,0)(≥≥则x f 。
2.极限分为函数极限、数列极限,其中函数极限又分为∞→x 时函数的极限和0x x →的极限。要特别注意判定极限是否存在在:
(i )数列{}
的充要条件收敛于a n x 是它的所有子数列均收敛于a 。常用的是其推论,即“一个数列收敛于a 的充要条件是其奇子列和偶子列都收敛于a ”
(ii )A x x f x A x f x =+∞
→=-∞
→⇔=∞
→lim
lim
lim
)()(
(iii)
A x x x x A x f x x =→=→⇔=→+
-
lim lim lim 0
)(
(iv)单调有界准则
(v )两边夹挤准则(夹逼定理/夹逼原理)
(vi )柯西收敛准则(不需要掌握)。极限
)
(lim 0
x f x x →存在的充分必要条件是:
εδεδ<-∈>∃>∀|)()(|)(,0,021021x f x f x U x x o 时,恒有、使得当
二.解决极限的方法如下:
1.等价无穷小代换。只能在乘除..
时候使用。例题略。 2.洛必达(L ’hospital )法则(大题目有时候会有暗示要你使用这个方法)
它的使用有严格的使用前提。首先必须是X 趋近,而不是N 趋近,所以面对数列极限时候先要转化成求x 趋近情况下的极限,数列极限的n 当然是趋近于正无穷的,不可能是负无穷。其次,必须是函数的导数要存在,假如告诉f (x )、g (x ),没告诉是否可导,不可直接用洛必达法则。另外,必须是“0比0”或“无穷大比无穷大”,并且注意导数分母不能为0。洛必达法则分为3种情况:
(i )“
00”“∞
∞
”时候直接用 (ii)“∞•0”“∞-∞”,应为无穷大和无穷小成倒数的关系,所以无穷大都写成了无穷小的倒数形式了。通
项之后,就能变成(i)中的形式了。即)(1)()()()(1)()()(x f x g x g x f x g x f x g x f ==或;)
()(1
)(1
)(1
)()(x g x f x f x g x g x f -=-
(iii)“00”“∞1”“0
∞”对于幂指函数,方法主要是取指数还取对数的方法,即e
x f x g x g x f )
(ln )()()(=,
这样就能把幂上的函数移下来了,变成“∞•0”型未定式。 3.泰勒公式(含有x
e 的时候,含有正余弦的加减的时候)
12)!
1(!!21+++++++=n x
n x
x n e n x x x e θΛ ; 3211253)!
32(cos )1()!12()1(!5!3sin ++++-++-+-+-=m m m m
x m x m x x x x x θΛ
cos=221242)!
22(cos )1()!2()1(!4!21+++-+-+-+-m m m m x m x m x x x θΛ ln (1+x )=x-1
1132)1)(1()
1()1(32++-++-+-+-+n n n
n
n x n x n x x x θΛ (1+x)u =1112
)1(!
2)1(1+--+++++-+
+n n u n u n n u x x C x C x u u ux θΛ 以上公式对题目简化有很好帮助 4.两多项式相除:设均不为零m n b a ,,
P (x )=0111a x a x a x a n n n n ++++--Λ,0111)(b x b x b x b x Q m m m m ++++=--Λ (i)⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧>∞<==∞
→)(,)(,0)(,)()(lim m n m n n m b a x Q x P x n n
(ii )若0)(0≠x Q ,则)()
()()(00lim
x Q x P x Q x P x x =→ 5.无穷小与有界函数的处理办法。例题略。
面对复杂函数时候,尤其是正余弦的复杂函数与其他函数相乘的时候,一定要注意这个方法。面对非常复杂的函数可能只需要知道它的范围结果就出来了。 6.夹逼定理:主要是应用于数列极限,常应用放缩和扩大不等式的技巧。以下面几个题目为例:(1)设0>>>c b a ,
n n n n n c b a x ++=,求n n x lim ∞
→
解:由于a a
a a a x a n
n n n n ==<<∞
→∞
→)3(,,3lim lim 以及
,由夹逼定理可知a x n n =∞
→lim
(2)求⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++∞→222
)2(1)1(11lim n n n
n Λ
解:由n n
n n n n n
1
111)2(1)1(1102222
22
=+++<++++<ΛΛ,以及01
0lim lim ==∞→∞→n
n n 可知,原式=0 (3)求⎪⎪⎭⎫
⎝⎛++++++∞
→n n n n n 2
221
211
1lim Λ 解:由
n
n n n
n n
n n
n n
n n n n
n n +=
++++
+<
+++++
+<=++2
2
2
2
2
2
1111
211
111
11Λ
ΛΛ,以及
11111lim
lim
lim 2
=+
=+=∞
→∞
→∞
→n
n
n n n n n 得,原式=1
7.数列极限中等比等差数列公式应用(等比数列的公比q 绝对值要小于1)。例如: