常见函数极限的求法

时间:2022-03-04 10:19:32 公文范文 浏览次数:

摘 要: 极限是高等数学最重要的概念之一,也是研究变量数学的重要工具和分析方法,同时又是高等数学的主要运算——微分法和积分法的理论基础.其题型多变,方法灵活,技巧性强.本文用实例论述了求函数极限的几种常用方法,介绍了求极限的一些技巧.

关键词: 常见函数 极限 求解方法

极限论是数学分析的基础,它贯穿着整个数学分析,极限问题也是数学分析中的困难问题之一.求函数极限的方法较多,但是每种方法都有其局限性,都不是万能的.对某个具体的求极限的问题,我们应该追求最简便的方法.在求极限的过程中,必然以相关的概念、定理及公式为依据,并借助一些重要的方法和技巧.

首先我们一起来回顾函数极限的定义:

极限的定义一:若当x无限变大时,恒有|f(x)-a|<ε,其中ε是可以任意小的正数,则称当x趋向无穷大时,函数f(x)趋向于a,记作f(x)=a或f(x)=a(x→+∞).

极限的定义二:若当x无限接近x时,恒有|f(x)-a|<ε,其中ε是可以任意小的正数,则称当x趋向x时,函数f(x)趋向于a,记作(x)=a或f(x)=a(x→x).

下面我们以相关的概念、定理及公式为依据,简单概括一些常见函数的极限的求法和技巧,以期对学习者能有所帮助.

一、利用函数极限定义求极限

利用函数极限的定义及不等式证明方法,关键是找出和的函数表达式,满足函数极限定义中的要求.

例1:证明=2

证明:这里,函数在点x=1是没有定义的,但是函数当x→1时的极限存在或不存在与它有没有定义并无关系.事实上,?坌ε>0,不等式|-2|<ε约去非零因子x-1后就化为|x+1-2|=

|x-1|<ε,因此只要取δ=ε,那么当0<|x-1|<δ时,就有|-2|<ε,所以由函数极限定义知=2.

二、利用夹逼定理求极限

夹逼定理:若函数f(x)满足g(x)≤f(x)≤h(x),且g(x)=h(x)=a,则f(x)=a.

例2:求(++…+)

则根据夹逼定理可知:原式=1.

三、利用极限四则运算法则求极限

对和、差、积、商形式的函数求极限,自然会想到极限四则运算法则,法则本身很简单,但为了能够使用这些法则,往往需要先对函数做某些恒等变形或化简,采用怎样的变形和化简,要根据具体的算式确定,常用的变形或化简有分式的约分或通分、分式的分解、分子或分母的有理化、三角函数的恒等变形、某些求和或求积公式,以及适当的变量替换.如:

(1)约去零因式(此法适用于X→X0时,型)

例3:求

解:原式==(x-3)=-1

(2)通分法(适用于∞-∞型)

例4:求(-)

解:原式===

(3)分子或分母有理化

例5:求

解:原式===

四、利用变量代换求极限

例6:求=1

解:下面的做法是错误的:

=(•)=1

错在用错了公式.公式=1,=1都是在X→0时求极限,本例是x→π时求极限。正确的做法是设一个新变量,使新变量趋向于零,为此:令t=x-π,当x→π时,t→0:==-1.

五、利用无穷小的性质求极限

无穷小量的性质:

1)两个(相同类型的)无穷小量之和、差、积仍为无穷小量;

2)无穷小量与有界量的乘积为无穷小量.

例7:求

解:==

在求乘除式极限里,其因子可用等价因子代替,极限不变.

六、利用两个重要极限

两个重要极限公式为:

(1)=1

(2)(1+x)=e或(1+)=e,其中e是无理数,e≈2.718

七、利用拆项法求极限

八、利用洛比达法则求极限

以上求函数极限的方法是一些函数极限最基本且常用的求法,各种类型所采用的不同技巧必须熟练和灵活地掌握,除此之外,还可利用级数收敛性等方法来求极限.在不同的函数类型条件下所采用的技巧是各不相同的,因此大家要学会判断极限的类型,对于找到解决问题的方法是至关重要的.极限的求法虽有一定的规律可循,但也决不能死搬硬套,因为有的题目可能有多种解法,有的简单,有的复杂,因此只有在做题中不断总结、摸索,领悟题目的含义和各种方法的精髓,才能更好地掌握极限的求法.

参考文献:

[1]同济大学应用数学系.高等数学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2002.

[2]华东师范大学数学系编.数学分析(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]盛祥耀.高等数学辅导[M].北京:高等教育出版社,2003.

[4]徐建平.高等数学习题精编[M].上海:上海同济大学出版社,2000.

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