求极限的方法及例题总结

时间:2024.4.20

1.定义:

说明:(1)一些最简单的数列或函数的极限(极限值可以观察得到)都可以用上面的极限严格定义证明,例如:;

(2)在后面求极限时,(1)中提到的简单极限作为已知结果直接运用,而不需再用极限严格定义证明。

利用导数的定义求极限
 这种方法要求熟练的掌握导数的定义。
P201105171444281684927545

2.极限运算法则

定理1 已知都存在,极限值分别为A,B,则下面极限都存在,且有(1)

(2)

(3)

说明:极限号下面的极限过程是一致的;同时注意法则成立的条件,当条件不满足时,不能用。

. 利用极限的四则运算法求极限
这种方法主要应用于求一些简单函数的和、乘、积、商的极限。通常情况下,要使用这些法则,往往需要根据具体情况先对函数做某些恒等变形或化简。

  P201105171446134912143748

8.用初等方法变形后,再利用极限运算法则求极限

例1 

解:原式=

注:本题也可以用洛比达法则。

例2 

解:原式=

例3

解:原式

3.两个重要极限

(1)

(2)

说明:不仅要能够运用这两个重要极限本身,还应能够熟练运用它们的变形形式,

例如:;等等。

利用两个重要极限求极限

例5

解:原式=

注:本题也可以用洛比达法则。

例6

解:原式=

例7

解:原式=

4.等价无穷小

定理2 无穷小与有界函数的乘积仍然是无穷小(即极限是0)。

定理3 当时,下列函数都是无穷小(即极限是0),且相互等价,即有:

说明:当上面每个函数中的自变量x换成时(),仍有上面的等价

关系成立,例如:当时,

定理4 如果函数都是时的无穷小,且,则当存在时,也存在且等于,即=

利用等价无穷小代换(定理4)求极限

例9

解:

*   原式=

例10

解:原式=

注:下面的解法是错误的

原式=

正如下面例题解法错误一样:

例11

解:

所以,原式=。(最后一步用到定理2)

五、利用无穷小的性质求极限

有限个无穷小的和是无穷小,有界函数与无穷小乘积是无穷小。用等价无穷小替换求极限常常行之有效。

例 1.       2.

1/21

5.洛比达法则

定理5 假设当自变量x趋近于某一定值(或无穷大)时,函数满足:(1)的极限都是0或都是无穷大;

(2)都可导,且的导数不为0;

(3)存在(或是无穷大);

则极限也一定存在,且等于,即=

说明:定理5称为洛比达法则,用该法则求极限时,应注意条件是否满足,只要有一条不满足,洛比达法则就不能应用。特别要注意条件(1)是否满足,即验证所求极限是否为“”型或“”型;条件(2)一般都满足,而条件(3)则在求导完毕后可以知道是否满足。另外,洛比达法则可以连续使用,但每次使用之前都需要注意条件。

利用洛比达法则求极限

说明:当所求极限中的函数比较复杂时,也可能用到前面的重要极限、等价无穷小代换等方法。同时,洛比达法则还可以连续使用。

例12 (例4)

解:原式=。(最后一步用到了重要极限)

例13

解:原式=

例14

解:原式==。(连续用洛比达法则,最后用重要极限)

例15

解:

先用等价无穷小,再用洛必达法则

例18

解:错误解法:原式=

正确解法:

应该注意,洛比达法则并不是总可以用,如下例。

例19

解:易见:该极限是“”型,但用洛比达法则后得到:,此极限

不存在,而原来极限却是存在的。正确做法如下:

原式=(分子、分母同时除以x)

    =(利用定理1和定理2)

6.连续性

定理6 一切连续函数在其定义去间内的点处都连续,即如果是函数的定义去间内的一点,则有

利用函数的连续性(定理6)求极限

例4

解:因为是函数的一个连续点,

所以原式=

7.极限存在准则

定理7(准则1)单调有界数列必有极限。

四、利用单调有界准则求极限

首先常用数学归纳法讨论数列的单调性和有界性,再求解方程可求出极限。

例1. 设

求极限

定理8(准则2)已知为三个数列,且满足:

(1)

(2)

则极限一定存在,且极限值也是a ,即

10. 夹逼定理
P201105171454562655815731

利用极限存在准则求极限

例20 已知,求

解:易证:数列单调递增,且有界(0<<2),由准则1极限存在,设。对已知的递推公式两边求极限,得:

,解得:(不合题意,舍去)

所以

例21

解:易见:

因为

所以由准则2得:

9. 洛必达法则与等价无穷小替换结合法
对于一些函数求极限问题,洛必达法则和等价无穷小结合运用,往往能化简运算,收到奇效。
P201105171451553065734014
  

  

11. 泰勒展开法
P201105171457218528190701
  

12. 利用定积分的定义求极限法
积分本质上是和式的极限,所以一些和式的极限问题可以转化为求定积分的问题。

  P201105171448008124303402

   8. 利用复合函数求极限
P201105171442011026818594
  

十、利用级数收敛的必要条件求极限

级数收敛的必要条件是:若级数收敛,则,故对某些极限,可将函数作为级数的一般项,只须证明此技术收敛,便有

十一、利用幂级数的和函数求极限

当数列本身就是某个级数的部分和数列时,求该数列的极限就成了求相应级数的和,此时常可以辅助性的构造一个函数项级数(通常为幂级数,有时为Fourier级数)。使得要求的极限恰好是该函数项级数的和函数在某点的值。

例求

7等比等差数列公式应用(对付数列极限)(q绝对值符号要小于1)


8各项的拆分相加(来消掉中间的大多数)(对付的还是数列极限)
可以使用待定系数法来拆分化简函数

9求左右求极限的方式(对付数列极限)例如知道Xn与Xn+1的关系,已知Xn的极限存在的情况下,  xn的极限与xn+1的极限时一样的,应为极限去掉有限项目极限值不变化

11 还有个方法  ,非常方便的方法
  就是当趋近于无穷大时候
不同函数趋近于无穷的速度是不一样的!!!!!!!!!!!!!!!
x的x次方快于  x!   快于  指数函数   快于   幂数函数   快于        对数函数(画图也能看出速率的快慢)  !!!!!!
当x趋近无穷的时候  他们的比值的极限一眼就能看出来了

12 换元法  是一种技巧,不会对模一道题目而言就只需要换元,但是换元会夹杂其中  

16直接使用求导数的定义来求极限,
  (一般都是x趋近于0时候,在分子上f(x加减麽个值)加减f(x)的形式,    看见了有特别注意)


第二篇:几种求极限方法的总结


几种求极限方法的总结

摘 要 极限是数学分析中的重要概念,也是数学分析中最基础最重要的内容.通过对求极限的学习和深入研究,我总结出十二种求极限的方法.       

关键词 定义  夹逼定理 单调有界 无穷小  洛必达 泰勒公式  数列求和定积分 定积分 数列 

 

                             

1 用定义求极限  

根据极限的定义:数列{}收敛a,〉0,N,当n〉N时,有-a.   

例1 用定义证明      

证明:要使不等式=成立:解得n,取N=,于是 N=,有

2利用两边夹定理求极限    

例2 求极限

 解:设      

则有:     

同时有: ,于是  

    

已知:   =1        

3利用函数的单调有界性求极限

实数的连续性定理:单调有界数列必有极限.

例3  设(n=1,2,)(),求

解:显然是单调增加的。我们来证明它是有界的.易见   

 ,          

从而    ,显然是单调增加的,所以 

两段除以,得      这就证明了的有界性    

,对等式两边去极限,则有  解得 

4利用无穷小的性质求极限

关于无穷小的性质有三个,但应用最多的性质是:若函数f(x)(x是无穷小,函数g(x)在U(有界,则函数f(x)*g(x)(x是无穷小.    

例  求极限    

解4    

                                   而 

       

5 应用“两个重要极限”求极限  

            

例5求  

解         

∴原式=

6利用洛必达法则求极限

例6求

解: =    

例7 求极限 (   

=                

7利用泰勒公式求极限     

例8:求极限        

解 ∵中分子为,∴将各函数展开到含项。   

时,从而=1-   

    

∴原式=         

8利用数列求和来求极限    

有时做一些求极限的题时,若对原函数先做一些变形,化简之后再利用极限性质去求极限过程简便些。  

例9:求极限    

解:令,则    

-= 从而 

,∴ 原式=     

9用定积分求和式的极限    

例10 设函数f(x)在上连续,且f(x),求 

解 令T= 于是lnT==   

    

所以 =     

10  利用定积分求极限    

利用定积分求极限可分为以下两种形式    

(1)型.   

定理1 设f(x)在上可积,则有: =   

例12 求      

解:设f(x)=x,f(x)在上可积。则 ==  

(2).  

定理2 设f(x)在上可积,则有=epx  

例13 求    

解:=   

令 f(x)=x,则有==exp=   

11利用数列的递推公式求极限   

这种方法实际上包含有两种方法    

(1)利用递推关系求出通项公式,然后求极限。这是基本的解法,它把极限的存在性与求极限问题一起解决.   

例14 设=1,,3,求    

解:递推公式可化为3( 

,那么 所以,=1,

将以上各式相加得       

    

(1)  如果数列极限存在设为A,则根据递推公式求出A.令数列的第n项记为A+,利用无穷小和极限的关系,只需证明,便可确定数列的极限确实存在且就为A.    

例15  证明数列 2,2+,2+极限存在并求出这个极限.    

解:由题意知递推关系为,若数列的极限存在并设为A,则A=2+   

,有递推关系得1+,即 因为  而  但2=1+,所以 即   由此推出数列的极限存在并且就为1+    

12 利用级数收敛的必要条件求极限    

当计算的题目形式很复杂时,可以作一个级数,看其是否收敛.再根据收敛的必要条件计算极限.   

收敛的必要条件:若级数收敛,则   

例16  计算    

解:作级数,令        

有达朗贝尔判别法知收敛.又有级数收敛的必要条件=0    

参考文献   

 陈传璋 金福临 朱学炎 数学分析(第二版)高等教育出版社 .1983.7 

 解红霞.《浅谈求极限的几种方法》.太原教育学院学报.2001.6 第19卷第2期   

 杨曼英  《极限的证明与求极限的方法》娄底师专学报  1994.第2期  

 唐守宪 《几种求极限的方法》沈阳师范学院学报 2003.1第22卷第1期

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