极限四则运算法则
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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<- )(ε <-A x f ,对此ε,02>∃δ,当2 00δ<- )(ε < -B x g ,取},m in{21δδδ=,当δ<-<00x x 时,有 ε ε 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, 12)1)(1()2)(1(13112 23+--=+-+-+=+-+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 。