二、函數(shù)與極限-極限

2.1引子

我們知道圓的面積公式是:


用多邊形漸進(jìn)推導(dǎo):
在圓內(nèi)做內(nèi)接正多邊形,多邊形邊數(shù)越多所圍成面積越接近于圓的真實(shí)面積。設(shè)n為多邊形邊數(shù),圓面積就是n->∞時(shí)多邊形的面積。

多邊形邊數(shù)是正整數(shù),以上案例體現(xiàn)了數(shù)列極限的思維,而數(shù)列極限是函數(shù)極限x->∞的特例。

幾何理解:從幾何上講,f(x)在x->∞極限為A意義為:直線y=A為y=f(x)的水平漸近線。

2.2極限存在定義

定義1:對(duì)函數(shù)f(x),x->∞極限存在充分必要條件是x->+∞ 和x->-∞極限存在并且相等。
定義2:對(duì)函數(shù)f(x),x->x0極限存在充分必要條件是x->x0+和x->x0-極限存在并且相等。
注意:函數(shù)在某點(diǎn)x0是否存在極限,與在x0是否有定義或者取值都無關(guān)??赡茉趚0有定義但無極限,也可能無定義但有極限。


如上圖f(0)=-1,但f(x)在x->0的極限為0。
定義3:夾逼定理。常用于數(shù)列極限求解。
定義4:單調(diào)有界數(shù)列必有極限。注:有界數(shù)列不一定有極限,有界+單調(diào)才可以。

2.3函數(shù)和數(shù)列極限的性質(zhì)

函數(shù)極限性質(zhì):
①唯一性;
②局部有界性;
③局部保號(hào)性;
函數(shù)極限性質(zhì):
數(shù)列極限性質(zhì):數(shù)列極限是函數(shù)x->+∞特殊情況。

  • 如果數(shù)列收斂,那么極限唯一。
  • 如果數(shù)列收斂,那么數(shù)列有界。
  • 數(shù)列收斂的保號(hào)性。
  • 如果數(shù)列收斂于a,那么它的任一子列也收斂于a。

2.5極限求解

2.5.1利用基本極限公式求解




2.5.2利用極限有理運(yùn)算求解

(1)如果limf(x)存在,c為常數(shù),則limcf(x)=climf(x)。
(2)如果limf(x)存在,n為正整數(shù),則limf(x)n=[limf(x)]n。
(3)數(shù)列極限四則運(yùn)算:



(4)有理多項(xiàng)式極限運(yùn)算:

2.5.3利用等價(jià)無窮小代換求極限




2.5.4利用無窮小四則運(yùn)算

(1)有限個(gè)無窮小和是無窮小。
(2)有界函數(shù)與無窮小乘積是無窮小。
(3)有限個(gè)無窮小乘積是無窮小。無窮小與無窮小的商要看分子分母誰趨于“零”快慢程度——無窮小的階。

一個(gè)重要無窮大:


無窮小階的性質(zhì):

2.5.5利用洛必達(dá)法則求解

2.5.6利用泰勒公式求解

2.5.7利用夾逼定理求解——通常用于數(shù)列極限

2.5.8利用單調(diào)有界性求極限

單調(diào)遞減有下界——極限為下界
單調(diào)遞增有上界——極限為上界

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