高等数学-函数的极限.pdf

第三章函数极限

§1函数极限的概念

引言

在《数学分析》中，所讨论的极限基本上分两部分，第一部分是“数列的极限”，第二部分是“函数的极限”．二者的关系到是“特殊”与“一般”的关系；数列极限是函数极限的特例．

通过数列极限的学习．应有一种基本的观念：“极限是研究变量的变化趋势的”或说：“极限是研究变量的变化过程，并通过变化的过程来把握变化的结果”．例如，

数列这种变量即是研究当时，的变化趋势．

我们知道，从函数角度看，数列可视为一种特殊的函数，其定义域为，值域是，即

; 或或.

研究数列的极限，即是研究当自变量时，函数变化趋势．

此处函数的自变量n只能取正整数！因此自变量的可能变化趋势只有一种，即．但是，如果代之正整数变量n而考虑一般的变量为，那么情况又如何呢？具体地说，此时自变量x可能的变化趋势是否了仅限于一种呢？

为此，考虑下列函数:

类似于数列，可考虑自变量时，的变化趋势；除此而外，也可考虑自变量时，的变化趋势；还可考虑自变量时，的变化趋势；还可考虑自变量时，的变化趋势,

由此可见，函数的极限较之数列的极限要复杂得多，其根源在于自变量性质的变化．但同时我们将看到，这种复杂仅仅表现在极限定义的叙述有所不同．而在各类极限的性质、运算、证明方法上都类似于数列的极限．

下面，我们就依次讨论这些极限．

一、时函数的极限

1．引言

设函数定义在上，类似于数列情形，我们研究当自变量时，对应的函数值能否无限地接近于某个定数Ａ．这种情形能否出现呢？回答是可能出现，但不是对所有的函数都具此性质．

例如无限增大时，无限地接近于０；无限增大

目录

一、函数与极限 (2)

1、集合的概念 (2)

2、常量与变量 (3)

2、函数 (4)

3、函数的简单性态 (4)

4、反函数 (5)

5、复合函数 (6)

6、初等函数 (6)

7、双曲函数及反双曲函数 (7)

8、数列的极限 (9)

9、函数的极限 (10)

10、函数极限的运算规则 (12)

一、函数与极限

1、集合的概念

一般地我们把研究对象统称为元素，把一些元素组成的总体叫集合（简称集）。集合具有确定性（给定集合的元素必须是确定的）和互异性（给定集合中的元素是互不相同的）。比如“身材较高的人”不能构成集合，因为它的元素不是确定的。

我们通常用大字拉丁字母A、B、C、……表示集合，用小写拉丁字母a、b、c……表示集合中的元素。如果a是集合A中的元素，就说a属于A，记作：a∈A，否则就说a不属于A，记作：a A。

⑴、全体非负整数组成的集合叫做非负整数集（或自然数集）。记作N

⑵、所有正整数组成的集合叫做正整数集。记作N+或N+。

⑶、全体整数组成的集合叫做整数集。记作Z。

⑷、全体有理数组成的集合叫做有理数集。记作Q。

⑸、全体实数组成的集合叫做实数集。记作R。

集合的表示方法

⑵、列举法：把集合的元素一一列举出来，并用“｛｝”括起来表示集合

⑵、描述法：用集合所有元素的共同特征来表示集合。

集合间的基本关系

⑴、子集：一般地，对于两个集合A、B，如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素，我们就说A、B有包含关系，称集合A为集合B的子集，记作A B（或B A）。。

⑵相等：如何集合A是集合B的子集，且集合B是集合A的子集，此时集合A中的元素与集合B中的元素完全一样，因此集合A与集合B相等，记作A＝B。

目录

一、函数与极限 (2)

1、集合的概念 (2)

2、常量与变量 (3)

2、函数 (4)

3、函数的简单性态 (4)

4、反函数 (5)

5、复合函数 (6)

6、初等函数 (6)

7、双曲函数及反双曲函数 (7)

8、数列的极限 (8)

9、函数的极限 (10)

10、函数极限的运算规则 (11)

一、函数与极限

1、集合的概念

一般地我们把研究对象统称为元素，把一些元素组成的总体叫集合（简称集）。集合具有确定性（给定集合的元素必须是确定的）和互异性（给定集合中的元素是互不相同的）。比如“身材较高的人”不能构成集合，因为它的元素不是确定的。

我们通常用大字拉丁字母A、B、C、……表示集合，用小写拉丁字母a、b、c……表示集合中的元素。如果a是集合A中的元素，就说a属于A，记作：a∈A，否则就说a不属于A，记作：a∉A。

⑴、全体非负整数组成的集合叫做非负整数集（或自然数集）。记作N

⑵、所有正整数组成的集合叫做正整数集。记作N+或N+。

⑶、全体整数组成的集合叫做整数集。记作Z。

⑷、全体有理数组成的集合叫做有理数集。记作Q。

⑸、全体实数组成的集合叫做实数集。记作R。

集合的表示方法

⑴、列举法：把集合的元素一一列举出来，并用“｛｝”括起来表示集合

⑵、描述法：用集合所有元素的共同特征来表示集合。

集合间的基本关系

⑴、子集：一般地，对于两个集合A、B，如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素，我们就说A、B有包含关系，称集合A为集合B的子集，记作A⊆B（或B⊇A）。。

⑵相等：如何集合A是集合B的子集，且集合B是集合A的子集，此时集合A中的元素与集合B中的元素完全一样，因此集合A与集合B相等，记作A＝B。

《高等数学》第一章-——函数与极限

练习题（A）

一、判断正误题（判断下列各题是否正确，正确的划√，错误的划×）

（1）{}{}{}

(,)0U a x x a x a x a x a x a δδδδ=<−<=−<<∪<<+（）（2）关系式2

2

1x y −=表示y 是x 的函数

（）（3）关系式{}{}max ,1min ,1y x x =+−表示y 是x 的函数（）（4）关系式2

arccos ,2y u u x ==+表示y 是x 的函数

（

）

（5）若()sgn f x x =，则2

1,0,

()0,0.

x f x x ≠⎧=⎨

=⎩（）

（6）若2

()ln ,()2ln ,f x x g x x ==则()()f x g x =.（）（7）2

sin y x =是周期为π的函数.

（）（8）()00000

lim ()()lim ()()0x x f x x f x f x x f x Δ→Δ→+Δ=⇔+Δ−=.

（）（9）0y =是曲线2

1

y x =

的水平渐近线.（

）（10）()y f x =在0x 连续的充要条件是000()()()f x f x f x −

+

==.（）（11）收敛数列的极限不唯一.

（）（12）lim ()().f x A f x A α=⇔=+（其中lim 0α=）.（）（13）2

12lim

n n

n →+∞++⋅⋅⋅+=（

）

（14）设()f x ，()g x 在(,)−∞+∞内有定义.若()f x 连续且()0f x ≠，()g x 有间断

点，则

()

()

g x f x 必有间断点（）

目录

一、函数与极限 (2)

1、集合的概念 (2)

2、常量与变量 (3)

2、函数 (4)

3、函数的简单性态 (4)

4、反函数 (5)

5、复合函数 (6)

6、初等函数 (6)

7、双曲函数及反双曲函数 (7)

8、数列的极限 (8)

9、函数的极限 (10)

10、函数极限的运算规则 (11)

一、函数与极限

1、集合的概念

一般地我们把研究对象统称为元素，把一些元素组成的总体叫集合（简称集）。集合具有确定性（给定集合的元素必须是确定的）和互异性（给定集合中的元素是互不相同的）。比如“身材较高的人”不能构成集合，因为它的元素不是确定的。

我们通常用大字拉丁字母A、B、C、……表示集合，用小写拉丁字母a、b、c……表示集合中的元素。如果a是集合A中的元素，就说a属于A，记作：a∈A，否则就说a不属于A，记作：a∉A。

⑴、全体非负整数组成的集合叫做非负整数集（或自然数集）。记作N

⑵、所有正整数组成的集合叫做正整数集。记作N+或N+。

⑶、全体整数组成的集合叫做整数集。记作Z。

⑷、全体有理数组成的集合叫做有理数集。记作Q。

⑸、全体实数组成的集合叫做实数集。记作R。

集合的表示方法

⑵ 、列举法：把集合的元素一一列举出来，并用“｛｝”括起来表示集合

⑵、描述法：用集合所有元素的共同特征来表示集合。

集合间的基本关系

⑴、子集：一般地，对于两个集合A、B，如果集合A中的任意一个元素都是集合B的元素，我们就说A、B有包含关系，称集合A为集合B的子集，记作A⊆B（或B⊇A）。。

⑵相等：如何集合A是集合B的子集，且集合B是集合A的子集，此时集合A中的元素与集合B中的元素完全一样，因此集合A与集合B相等，记作A＝B。

第一章函数极限与连续

高等数学可以说是变量数学，它的研究对象、研究方法与初等数学相比都有相当大的差异。它主要研究对象是函数，它的主要内容是微积分学，它的主要手段是以极限为工具，并在实数范围内研究函数的变化率及其规律性，从而产生微积分的基本概念及性质。本章主要介绍函数的概念及其基本性质；数列与函数的极限及其基本性质；连续函数的概念及其基本性质，为进一步学好函数的微积分打下一个良好的基础。

第一节函数的概念

一、几个基本概念

1 常量与变量

在日常生活或生产实践中，观察某一个事件的结果往往是用一个量的形式来表现的，在观察的某一个过程中始终保持不变的量称之为常量，经常变化的量称之为变量。通常用小写字母a、b、c ……等表示常量，用小写字母x、y、z、……表示变量。

例如：圆周率是永远不变的量，它是一个常量；某商品的价格在一定的时间段内是不变的，所以，在这段时间内它也是常量；又如一天中的气温，工厂在生产过程中的产量都是不断变化的量，这些量都是变量。

注意：

1 常量和变量是相对的，它们依赖于所研究的过程和所研究的对象。在不同的过程中常量和变量是可以转化的。如商品的价格，某段时间是常量，另一段时间就有可能是变量了；

2 从几何意义上来表示，常量对应数轴上的定点，变量对应数轴上的动点。

2 集合、区间

集合是表示具有同一种属性的全体。

例如：某班的全体学生组成一个集合；长虹集团05年度的所有产品组成一个集合；所有正有理数仍组成一个集合等等。

有关集合的运算、集合的表示等方面的基本知识，中学数学已有介绍，这里就不一一赘述了