2019求极限的13种方法

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求极限的13种方法(简叙)

龘龖龙

极限概念与求极限的运算贯穿了高等数学课程的始终,极限思想亦是高等数学的核心与基础,因此,全面掌握求极限的方法与技巧是高等数学的基本要求。本篇较为全面地介绍了求数列极限与函数极限的各种方法,供同学参考。

一、利用恒等变形求极限

利用恒等变形求极限是最基础的一种方法,但恒等变形灵活多变,令人难以琢磨。常用的的恒等变形有:分式的分解、分子或分母有理化、三角函数的恒等变形、某些求和公式与求积公式的利用等。 例1、求极限

)1...()1)(1(22

lim n

a a

a n +++∞

→ ,其中1

分析 由于积的极限等于极限的积这一法则只对有限个因子成立,因此,应先对其进行恒等变形。

解 因为)1...(

)1)(1(22

n

a a a +++ =)1...()1)(1)(1(1122n

a a a a a +++-- =)1...()1)(1(11222n

a a a a ++-- =)1(111

2+--n a a

当∞→n 时,,2

1

∞→+n 而1

2→+n a

)1...()1)(1(22lim n

a a a n +++∞

→=

a

-11 二、利用变量代换求极限

利用变量代换求极限的主要目的是化简原表达式,从而减少运算量,提高运算效率。常用的变量代换有倒代换、整体代换、三角代换等。 例2、求极限1

1lim 1

--→n

m

x x x ,其中m,n 为正整数。

分析 这是含根式的(0

0)型未定式,应先将其利用变量代换进行化简,再进一步计算极限。

解 令11,1→→=t x x t mn

时,则当

原式=m

n

t t t t t t t t t t t t m m n n m m n n t m n t =++++++=+++-+++-=----------→→1...1...)1...)(1()1...)(1(lim 11lim 2121212111

三、利用对数转换求极限

利用对数转换求极限主要是通过公式,ln v u v e u ⋅=进行恒等变形,特别的情形,在(∞1)型未定式时可直接运用v u v e u ⋅-=)1( 例3、求极限o

x →lim x

x 2csc )

(cos

解 原式=o

x →lim 2

1sin sin 21

lim csc

)1(cos 2202

-

--==→e

e e x

x x

x x

四、利用夹逼准则求极限

利用夹逼准则求极限主要应用于表达式易于放缩的情形。 例4、求极限∞

→n lim n

n n !

分析 当我们无法或不易把无穷多个因子的积变为有限时,可考虑使用夹逼准则。 解 因为n n n n n n n n

n o n

1121!≤⋅-⋅⋅=≤

, 且不等式两端当趋于无穷时都以0为极限,所以∞

→n lim n

n n !

=0 五、利用单调有界准则求极限

利用单调有界准则求极限主要应用于给定初始项与递推公式)(1n n x f x =+的数列极限。

在确定∞→n lim n x 存在的前提下,可由方程A=f(A)解出A ,则∞

→n lim n x =A 。 例5、设)3(41,0,0311n

n n x a

x x x a +=

>>+,(n=1,2,…),求极限∞→n lim n x 。

分析 由于题中并未给出表达式,也无法求出,故考虑利用单调有界准则。

解 由)3(41,0,0311n

n n x a

x x x a +=

>>+易知n x >0。 根据算术平均数与几何平均数的关系,有

所以,数列n x 有下界4a ,即对一切n >1,有n x ≥4

a

又 1)3(41)3(4141=+≤+=+a

a

x a x x n n n 所以,1n n x x ≤+即数列单调减少。由单调有界准则知数列n x 有极限。

现设∞

→n lim n x =A,则由极限的保号性知A ≥4

a >0. 对式子)3(4131n n n x a x x +=

+两边同时取极限得)3(413A

a

A A += 解得 A=4a ,即∞

→n lim n x =4

a (已舍去负根) 六、利用等价无穷小求极限

利用等价无穷小求极限是求极限极为重要的一种方法,也是最为简便、快捷的方法。学习时不仅要熟记常用的等价无穷小,还应学会灵活应用。同时应注意:只有在无穷小作为因式时,才能用其等价无穷小替换。 例6、求极限x

x x ln )

1sin(sin lim

1-→

分析 此题中sin(x-1),sinsin(x-1),lnx 均为无穷小,而均作为因式,故可以利用等价无穷小快速求出极限。 解 当1→x 时, 故原式=11

1

lim 1

=--→x x x 七、利用导数定义求极限

利用导数定义求极限适用于b

a b x f a x f b a -+-+→-)

()(lim

000

)(型极限,并且需要满足)('0x f 存在。

例7、求n n a

n a ]sin )

1

sin([lim +∞→,其中10<