高数笔记4(第一章函数 极限 连续-极限的计算2)

news2024/11/17 6:31:11

目录

      • 概述
        • (5)利用夹逼准则求极限(后面几个方法一般用来求数列极限)
            • 例66
            • 例68(结论,需要记住)
            • 例69(上题的运用,需要数形结合,找出各个区间最大的)
            • 例70
            • 例71
        • (6)利用单调有界数列极限准则求极限
          • 证明有界性和单调性的方法
            • 例72(***)
            • 例73 (不等式放缩,不知道前几项的大小关系,故不能用函数求)
            • 例74 (很妙)
        • (7)利用无穷小的性质求极限
            • 例75
        • (8)利用函数的连续性求极限
        • (9)利用泰勒公式求极限
        • 常见的泰勒公式
            • 例78(展开到跟分母一样就行,超过也是等价无穷小)
            • 例79 (很妙,凑等价,与分母同阶)
            • 例80(法二需要注意函数连续性的)
        • (10)求极限的其他方法
    • 总结

概述

当我们在高等数学中研究函数的极限时,夹逼准则和泰勒公式是两个重要的概念和工具。

夹逼准则(夹挤准则或挤压准则)是用于证明函数极限存在或计算极限值的一种方法。它适用于那些难以直接计算极限的函数,通过将其夹在两个已知函数之间,利用已知函数的极限性质来推导出待求函数的极限。夹逼准则的核心思想是,如果一个函数在某一点附近被两个已知函数夹住,并且这两个已知函数的极限都存在且相等,那么待求函数的极限也存在且等于这个共同的极限值。

泰勒公式是一种用于近似表示函数的方法,它将一个函数在某一点处展开成无穷级数的形式。泰勒公式利用了函数在某一点处的各阶导数的信息,通过展开项的不断增多,可以更准确地逼近原函数的值。泰勒公式可以将复杂的函数用一系列简单的代数式来表示,从而简化计算和分析的过程。通常,泰勒公式包括泰勒级数和带余项的形式,其中带余项描述了近似的误差范围。

在高等数学中,夹逼准则和泰勒公式是常用的工具和技巧,它们在函数极限、函数逼近和级数等领域具有广泛的应用。通过运用夹逼准则,我们可以证明函数的极限存在性和计算极限值;而使用泰勒公式,我们可以近似计算复杂函数的值,并对函数在某一点附近的行为进行研究。这些工具为我们理解和分析数学问题提供了便利,同时也为其他学科中的应用问题提供了数学建模和计算的基础。

(5)利用夹逼准则求极限(后面几个方法一般用来求数列极限)

注意不存在为无穷也可以,主要是两边的极限值相等

在这里插入图片描述

例66

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例68(结论,需要记住)

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例69(上题的运用,需要数形结合,找出各个区间最大的)

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例70

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法二
非未定式直接得出答案
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例71

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(6)利用单调有界数列极限准则求极限

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证明有界性和单调性的方法

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这边第三种证明单调性的方式,只有导数大于0能证明,递小于0不能证明单调性
并且需要知道x1和x2的大小关系

例72(***)

先有界后单调
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这里知道前几项的大小关系,所以可以直接用函数的导数求单调,下边例题73就不行,因为不知道大小关系

例73 (不等式放缩,不知道前几项的大小关系,故不能用函数求)

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例74 (很妙)

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(7)利用无穷小的性质求极限

例75

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(8)利用函数的连续性求极限

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3是一个定式

(9)利用泰勒公式求极限

皮亚诺&拉格朗日
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皮亚诺一般用来求极限,拉格朗日的泰勒公式一般用来证明

常见的泰勒公式

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例78(展开到跟分母一样就行,超过也是等价无穷小)

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例79 (很妙,凑等价,与分母同阶)

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例80(法二需要注意函数连续性的)

二阶可导不能说明二阶导连续只能说明一阶导连续,原函数连续

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(10)求极限的其他方法

在这里插入图片描述

总结

在高等数学中,求极限是一个重要的概念和技巧,它在微积分和数学分析等领域中经常被应用。以下是几种常见的求极限的方法:

  1. 代数运算法:通过对极限表达式进行代数运算,化简或转化成已知的极限形式,从而求解极限。这包括利用基本代数运算规则、因式分解、有理化等方法进行变形,使得极限的计算更加简化。

  2. 夹逼定理(夹挤定理):夹逼定理是一种常用的求极限方法,它基于一个原理:如果一个函数在某一点的左右两侧有两个函数夹住,并且这两个函数的极限都存在且相等,那么原函数在该点的极限也存在且等于夹逼的极限。通过找到比较简单的上下界函数,将待求的极限夹在它们之间,可以推导出原函数的极限。

  3. 极限的基本性质和公式:在高数中有许多常见的极限性质和公式,例如极限的四则运算、极限的乘法法则、幂函数极限、指数函数极限、三角函数极限等。利用这些基本性质和公式,可以直接计算出许多常见函数的极限。

  4. 利用洛必达法则(L’Hôpital’s rule):洛必达法则是一种用于求解不定型(形如0/0或∞/∞)极限的重要工具。它通过对函数的分子和分母同时求导,并计算导数的极限,来求解原函数的极限。洛必达法则适用于求解形如0/0或∞/∞的极限,但需要注意其使用条件和假设。

  5. 泰勒展开(Taylor expansion):泰勒展开是一种利用函数的无穷次导数来逼近函数的方法。通过将函数展开成幂级数,可以近似计算函数在某一点的极限。泰勒展开在计算复杂函数的极限时非常有用,尤其是在使用其他方法求解困难的极限时。

需要注意的是,不同的极限问题可能需要使用不同的方法来求解。在实际应用中,选择合适的方法往往需要对问题进行分析和判断。熟练掌握这些方法,结合具体问题的特点,可以更有效地求解高等数学中的极限。

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