极限计算方法总结(无穷小就是0,无穷分之一也是0)
1、极限定义:(存在与不存在的判据,自己查书) 2、无穷大与无穷小,也是要注意定义,自己看书
3、运算法则
下面这个定理是我觉得最重要的定理, 已知 lim f (x ) ,lim g (x ) 都存在,极限值分别为A ,B ,则下面极限都存在,
且有 (1)lim[f (x ) ±g (x )]=A ±B (2)lim f (x ) ⋅g (x ) =A ⋅B (3)lim
f (x ) A
=, (此时需B ≠0成立) g (x ) B
说明:当条件不满足时,即数列不收敛时,或者某部分函数极限不
存在时,不能用,要化成条件满足后才能用,例如lim
sin x
=0,该式中不能直
x →∞x
接用商的法则,要用积的法则。
还有一个也算比较重要的:复合函数的运算法则。这个法则看懂定义就好。
4、极限存在准则以及两个重要极限
①极限存在准则说的就是如何利用夹逼准则,夹逼准则有一个正式的有一个是推广出来的,相同点都是用两个已知极限的函数(极限相同函数不同)与要解的函数进行比较,例如知道a 、c 的极限,符合a ≤b ≤c ,那么b 的极限就出来了 ②两个重要极限,这两个极限都有推广式,记住本式就好
sin x 1
=1与lim (1+) x =e
x →0x →∞x x
1
推广式为:lim x sin =1
x →∞x
lim
1
lim (1+x ) =e lim (1-) -x =e lim (1-x ) x =e x →0x →0x →∞x 1
lim (1+) x =e x →-∞x
实题例如:lim (1+
x →∞
1
x
-1
1
lim (1+) x =e x →+∞x
) =e lim (1-2x )
、
x →0
x
31-2x
=e 、lim
sin 3x
=1
x →03x
另外:当x →∞时,lim
sin x 1
=0,为什么呢?因为lim 是无穷小函数,而lim sin x
x →∞x x
是有界函数,无穷小函数乘以有界函数的极限还是无穷小,而无穷小就是0,这题运用了极
限运算法则。
5、无穷小的比较(无穷小的和、差、积都是无穷小,而无穷小的商却有不同的情况) ①无穷小分高、低、同、k 阶无穷小,以及等价无穷小,一般考等价无穷小; ②等价无穷小中有两个定理,很重要,第一个定理是说明两函数等价无穷小的充分必要条件;第二个定理是表明:求两个无穷小之比的极限时,分子分母都可以用等价无穷小代替,使计算简化。
等价无穷小公式(有一些我都不知道怎么证明出来的...... 郁闷):
当x →0时,有sin x ~x ,tan x ~x ,arcsin x ~x ,1-cos x ~
复杂一点的公式有:ln[1+f (x )]~f (x ) ,e
f (x )
12
x ,唯独没有cos x 2
-1~f (x ) ,[1+f (x )]n -1=nf (x ) ,
其中f (x ) 也可以为x ,比较难记,习题上没遇到就算了。
送你一道例题:求lim
(1+x ) -1
。(如果不知道公式,那就十分复杂了。)
x →0cos x -1
1
23
123
解:当x →∞时,(1+x ) -1~
121
x ,cos x -1~-x 2,所以原式等于32
12
x
2
lim =- x →03-x 2
2
③等价无穷小有三大性质:自反性、对称性、传递性。
6、函数的连续性(分清楚跳跃间断点和可去间断点) 这一节的计算方法和前面几节差不多,我感觉最有可能是考间断点,九成会考分段函数,而可去间断点是可以通过补充或改变函数的定义使它变连续,注意,我们一般做题的时候是先假设题目极限存在。
x x ≠1
1x =1,这里x =1是函数的间断点,为什么呢? 例一:函数
2
y =f (x ) {;
1
,所以lim f (x ) ≠f (1) ,即间断点是x =1,而
x →1x →1x →12
使它变连续的方法是:令f (1) =1,这是可去间断点,该函数的图像是一条在x =1处中断x =1但f (1) = 解:l i m f (x ) =l i m
的直线加一个点。
⎧x -1, x <0⎪
例二:f (x ) =⎨0, x =0,这里当x →0时,lim -f (x ) =lim -(x -1) =-1,
x →0x →0
⎪x +1, x >0⎩
x →0+
lim f (x ) =lim +(x +1) =1,该函数的图像是第一象限和第三象限各有一条射线,分别趋向
x →0
x →0
1和-1,虽然左右极限都存在,但不相等,所以lim f (x ) 不存在,所以,x =0是函数的间断点,根据图像也可以看出,函数在x =0处产生跳跃现象,所以该点被称为跳跃间断点。
另外,连续函数的运算和初等函数的连续性不知道你们学不学,反正也是几个定义,百度一下就有了。
7、洛比达法则
定理 假设当自变量x 趋近于某一定值(或无穷大)时,函数f (x ) 和g (x ) 满足: (1)f (x ) 和g (x ) 的极限都是0或都是无穷大; (2)f (x ) 和g (x ) 都可导,且g (x ) 的导数不为0;
f '(x )
存在(或是无穷大); g '(x ) f (x ) f '(x ) f (x ) f '(x )
则极限lim 也一定存在,且等于lim ,即lim =lim 。
g (x ) g '(x ) g (x ) g '(x )
(3)lim
说明:该定理称为洛比达法则,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“
0∞
”型或“”型;条件(2)一般都满足,而条件(3)则在求导完毕0∞
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。
各种例题:
1. 用初等方法变形后,再利用极限运算法则求极限
例1
lim
x →1
x +1-2
x -1
(3x +1) 2-22(x -1)(3x +1+2)
=lim
3x -3(x -1)(3x +1+2)
=3 。 4
解:原式=lim
x →1x →1
注:本题也可以用洛比达法则。 例2
lim n (n +2-n -1)
n →∞
解:原式=lim
n →∞
n [(n +2) -(n -1)]分子分母同除以
=
n +2+n -1
n
lim
3+
21+-n n
n →∞
=
3
。 2
(-1) n +3n
例3 lim
n →∞2n +3n
上下同除以3n
解:原式
=
1n
(-) +1lim =1
。 n →∞n
() +13
x →x 0
2. 利用函数的连续性求极限,定理:一切连续函数在其定义去间内的点处都连续,即如
果x 0是函数f (x ) 的定义去间内的一点,则有lim
1x
f (x ) =f (x 0)
例4
lim x e
x →2
2
12x
解:因为x 0=2是函数
f (x ) =x e
的一个连续点,
所以 原式=2
2
e =4e 。
12
3. 利用两个重要极限求极限 例5 lim
1-cos x
x →03x 2
2sin 2
解:原式=lim
x →0
x x
2sin 2
=lim =1
。
x →0x 263x 2
12⋅()
2
2x
注:本题也可以用洛比达法则。 例6
lim (1-3sin x )
x →0
1-6sin x
⋅
1
-3sin x
-6sin x 解:原式=lim (1-3sin x )
x →0
=lim [(1-3sin x )
x →0
]
=e -6 。
例7
lim (
n →∞
n -2n
) n +1
n +1-3n
-3-3) 解:原式=lim (1+
n →∞n +1-3-3=lim [(1+) ]=e -3 。 n →∞n +1
n +1
-3n
4. 利用等价无穷小定理求极限 例8
1
lim x 2sin x →0x
x ln(1+3x )
arctan(x 2)
2
解:原式=0 (直接得出结果)。 例9
lim
x →0
解: x →0时,ln(1+3x ) ~3x ,arctan(x ) ~x ,
2
∴ 原式=lim
x →0
x ⋅3x
=3 。 2
x
e x -e sin x
例10 lim
x →0x -sin x
e sin x (e x -sin x -1) e sin x (x -sin x )
=lim =1 。 解:原式=lim x →0x →0x -sin x x -sin x
注:下面的解法是错误的:
(e x -1) -(e sin x -1) x -sin x
=lim =1 。 原式=lim
x →0x →0x -sin x x -sin x
正如下面例题解法错误一样: lim
x →0
tan x -sin x x -x
=lim =0 。 33x →0x x
例11
1
tan(x 2sin )
lim
x →0sin x
111
是无穷小,∴tan(x 2sin ) 与x 2sin 等价, x x x
解: 当x →0时,x 2sin
x 2sin
所以, 原式=lim
x →0
1
=lim x sin 1=0 。
(最后一步用到定理2)
x →0x x
5. 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
lim
1-cos x
(例4) 2x →03x
sin x 1= 。(最后一步用到了重要极限)
x →06x 6
解:原式=lim
cos
例13
πx
lim
x →1
x -1
-
解:原式=lim
x →1
π
sin
πx
=-π 。 12
例14 lim
x →0
x -sin x x 3
1-cos x sin x 1
lim = 。=(连续用洛比达法则,最后用重要极限) 2x →0x →06x 63x
解:原式=lim
例15
lim
sin x -x cos x
x →0x 2sin x
解:
原式=lim
sin x -x cos x cos x -(cosx -x sin x )
=lim
x →0x →0x 2⋅x 3x 2
x sin x 1=lim =x →03x 23
例18
11lim [-] x →0x ln(1+x )
11
lim [-]=0 。 解:错误解法:原式=
x →0x x
正确解法:
原式=lim
ln(1+x ) -x ln(1+x ) -x
=lim
x →0x ln(1+x ) x ⋅x x →0
1
-1
x 1
=lim =lim =。x →0x →02x 2x (1+x ) 2x -2sin x
3x +cos x
应该注意,洛比达法则并不是总可以用,如下例。 例19
lim
x →∞
1-2cos x 0
lim 解:易见:该极限是“”型,但用洛比达法则后得到:,此极限 x →∞3-sin x 0
不存在,而原来极限却是存在的。正确做法如下:
2sin x
原式=lim (分子、分母同时除以x )
x →∞cos x
3+
x
1-
=
1
(利用定理1和定理2) 3
6. 利用极限存在准则求极限
例20 已知x 1
=2, x n +1=2+x n , (n =1, 2, ) ,求lim x n
n →∞
解:易证:数列{x n }单调递增,且有界(0
x n
n →∞
两边求极限,得:
lim x n =a 。对已知的递推公式 x n +1=2+x n n →∞
a =2+a ,解得:a =2或a =-1(不合题意,舍去)
所以
lim x n =2。
n →∞
例21 lim (
n →∞
1n +1n
2
+
1n +2
1
2
+ +
1
1n +n
2
)
1n +n
2
解: 易见:
n +n
2
n +1
2
+
n +2
2
+ +
n n +1
2
因为
lim
n n +n
2
n →∞
=1,lim
1
n n +1
+
1
2
n →∞2
=1
+ +
1n +n
2
所以由准则2得:lim (
n →∞
n +1
2
n +2
) =1 。
我就这水平了。
极限计算方法总结(无穷小就是0,无穷分之一也是0)
1、极限定义:(存在与不存在的判据,自己查书) 2、无穷大与无穷小,也是要注意定义,自己看书
3、运算法则
下面这个定理是我觉得最重要的定理, 已知 lim f (x ) ,lim g (x ) 都存在,极限值分别为A ,B ,则下面极限都存在,
且有 (1)lim[f (x ) ±g (x )]=A ±B (2)lim f (x ) ⋅g (x ) =A ⋅B (3)lim
f (x ) A
=, (此时需B ≠0成立) g (x ) B
说明:当条件不满足时,即数列不收敛时,或者某部分函数极限不
存在时,不能用,要化成条件满足后才能用,例如lim
sin x
=0,该式中不能直
x →∞x
接用商的法则,要用积的法则。
还有一个也算比较重要的:复合函数的运算法则。这个法则看懂定义就好。
4、极限存在准则以及两个重要极限
①极限存在准则说的就是如何利用夹逼准则,夹逼准则有一个正式的有一个是推广出来的,相同点都是用两个已知极限的函数(极限相同函数不同)与要解的函数进行比较,例如知道a 、c 的极限,符合a ≤b ≤c ,那么b 的极限就出来了 ②两个重要极限,这两个极限都有推广式,记住本式就好
sin x 1
=1与lim (1+) x =e
x →0x →∞x x
1
推广式为:lim x sin =1
x →∞x
lim
1
lim (1+x ) =e lim (1-) -x =e lim (1-x ) x =e x →0x →0x →∞x 1
lim (1+) x =e x →-∞x
实题例如:lim (1+
x →∞
1
x
-1
1
lim (1+) x =e x →+∞x
) =e lim (1-2x )
、
x →0
x
31-2x
=e 、lim
sin 3x
=1
x →03x
另外:当x →∞时,lim
sin x 1
=0,为什么呢?因为lim 是无穷小函数,而lim sin x
x →∞x x
是有界函数,无穷小函数乘以有界函数的极限还是无穷小,而无穷小就是0,这题运用了极
限运算法则。
5、无穷小的比较(无穷小的和、差、积都是无穷小,而无穷小的商却有不同的情况) ①无穷小分高、低、同、k 阶无穷小,以及等价无穷小,一般考等价无穷小; ②等价无穷小中有两个定理,很重要,第一个定理是说明两函数等价无穷小的充分必要条件;第二个定理是表明:求两个无穷小之比的极限时,分子分母都可以用等价无穷小代替,使计算简化。
等价无穷小公式(有一些我都不知道怎么证明出来的...... 郁闷):
当x →0时,有sin x ~x ,tan x ~x ,arcsin x ~x ,1-cos x ~
复杂一点的公式有:ln[1+f (x )]~f (x ) ,e
f (x )
12
x ,唯独没有cos x 2
-1~f (x ) ,[1+f (x )]n -1=nf (x ) ,
其中f (x ) 也可以为x ,比较难记,习题上没遇到就算了。
送你一道例题:求lim
(1+x ) -1
。(如果不知道公式,那就十分复杂了。)
x →0cos x -1
1
23
123
解:当x →∞时,(1+x ) -1~
121
x ,cos x -1~-x 2,所以原式等于32
12
x
2
lim =- x →03-x 2
2
③等价无穷小有三大性质:自反性、对称性、传递性。
6、函数的连续性(分清楚跳跃间断点和可去间断点) 这一节的计算方法和前面几节差不多,我感觉最有可能是考间断点,九成会考分段函数,而可去间断点是可以通过补充或改变函数的定义使它变连续,注意,我们一般做题的时候是先假设题目极限存在。
x x ≠1
1x =1,这里x =1是函数的间断点,为什么呢? 例一:函数
2
y =f (x ) {;
1
,所以lim f (x ) ≠f (1) ,即间断点是x =1,而
x →1x →1x →12
使它变连续的方法是:令f (1) =1,这是可去间断点,该函数的图像是一条在x =1处中断x =1但f (1) = 解:l i m f (x ) =l i m
的直线加一个点。
⎧x -1, x <0⎪
例二:f (x ) =⎨0, x =0,这里当x →0时,lim -f (x ) =lim -(x -1) =-1,
x →0x →0
⎪x +1, x >0⎩
x →0+
lim f (x ) =lim +(x +1) =1,该函数的图像是第一象限和第三象限各有一条射线,分别趋向
x →0
x →0
1和-1,虽然左右极限都存在,但不相等,所以lim f (x ) 不存在,所以,x =0是函数的间断点,根据图像也可以看出,函数在x =0处产生跳跃现象,所以该点被称为跳跃间断点。
另外,连续函数的运算和初等函数的连续性不知道你们学不学,反正也是几个定义,百度一下就有了。
7、洛比达法则
定理 假设当自变量x 趋近于某一定值(或无穷大)时,函数f (x ) 和g (x ) 满足: (1)f (x ) 和g (x ) 的极限都是0或都是无穷大; (2)f (x ) 和g (x ) 都可导,且g (x ) 的导数不为0;
f '(x )
存在(或是无穷大); g '(x ) f (x ) f '(x ) f (x ) f '(x )
则极限lim 也一定存在,且等于lim ,即lim =lim 。
g (x ) g '(x ) g (x ) g '(x )
(3)lim
说明:该定理称为洛比达法则,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“
0∞
”型或“”型;条件(2)一般都满足,而条件(3)则在求导完毕0∞
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。
各种例题:
1. 用初等方法变形后,再利用极限运算法则求极限
例1
lim
x →1
x +1-2
x -1
(3x +1) 2-22(x -1)(3x +1+2)
=lim
3x -3(x -1)(3x +1+2)
=3 。 4
解:原式=lim
x →1x →1
注:本题也可以用洛比达法则。 例2
lim n (n +2-n -1)
n →∞
解:原式=lim
n →∞
n [(n +2) -(n -1)]分子分母同除以
=
n +2+n -1
n
lim
3+
21+-n n
n →∞
=
3
。 2
(-1) n +3n
例3 lim
n →∞2n +3n
上下同除以3n
解:原式
=
1n
(-) +1lim =1
。 n →∞n
() +13
x →x 0
2. 利用函数的连续性求极限,定理:一切连续函数在其定义去间内的点处都连续,即如
果x 0是函数f (x ) 的定义去间内的一点,则有lim
1x
f (x ) =f (x 0)
例4
lim x e
x →2
2
12x
解:因为x 0=2是函数
f (x ) =x e
的一个连续点,
所以 原式=2
2
e =4e 。
12
3. 利用两个重要极限求极限 例5 lim
1-cos x
x →03x 2
2sin 2
解:原式=lim
x →0
x x
2sin 2
=lim =1
。
x →0x 263x 2
12⋅()
2
2x
注:本题也可以用洛比达法则。 例6
lim (1-3sin x )
x →0
1-6sin x
⋅
1
-3sin x
-6sin x 解:原式=lim (1-3sin x )
x →0
=lim [(1-3sin x )
x →0
]
=e -6 。
例7
lim (
n →∞
n -2n
) n +1
n +1-3n
-3-3) 解:原式=lim (1+
n →∞n +1-3-3=lim [(1+) ]=e -3 。 n →∞n +1
n +1
-3n
4. 利用等价无穷小定理求极限 例8
1
lim x 2sin x →0x
x ln(1+3x )
arctan(x 2)
2
解:原式=0 (直接得出结果)。 例9
lim
x →0
解: x →0时,ln(1+3x ) ~3x ,arctan(x ) ~x ,
2
∴ 原式=lim
x →0
x ⋅3x
=3 。 2
x
e x -e sin x
例10 lim
x →0x -sin x
e sin x (e x -sin x -1) e sin x (x -sin x )
=lim =1 。 解:原式=lim x →0x →0x -sin x x -sin x
注:下面的解法是错误的:
(e x -1) -(e sin x -1) x -sin x
=lim =1 。 原式=lim
x →0x →0x -sin x x -sin x
正如下面例题解法错误一样: lim
x →0
tan x -sin x x -x
=lim =0 。 33x →0x x
例11
1
tan(x 2sin )
lim
x →0sin x
111
是无穷小,∴tan(x 2sin ) 与x 2sin 等价, x x x
解: 当x →0时,x 2sin
x 2sin
所以, 原式=lim
x →0
1
=lim x sin 1=0 。
(最后一步用到定理2)
x →0x x
5. 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
lim
1-cos x
(例4) 2x →03x
sin x 1= 。(最后一步用到了重要极限)
x →06x 6
解:原式=lim
cos
例13
πx
lim
x →1
x -1
-
解:原式=lim
x →1
π
sin
πx
=-π 。 12
例14 lim
x →0
x -sin x x 3
1-cos x sin x 1
lim = 。=(连续用洛比达法则,最后用重要极限) 2x →0x →06x 63x
解:原式=lim
例15
lim
sin x -x cos x
x →0x 2sin x
解:
原式=lim
sin x -x cos x cos x -(cosx -x sin x )
=lim
x →0x →0x 2⋅x 3x 2
x sin x 1=lim =x →03x 23
例18
11lim [-] x →0x ln(1+x )
11
lim [-]=0 。 解:错误解法:原式=
x →0x x
正确解法:
原式=lim
ln(1+x ) -x ln(1+x ) -x
=lim
x →0x ln(1+x ) x ⋅x x →0
1
-1
x 1
=lim =lim =。x →0x →02x 2x (1+x ) 2x -2sin x
3x +cos x
应该注意,洛比达法则并不是总可以用,如下例。 例19
lim
x →∞
1-2cos x 0
lim 解:易见:该极限是“”型,但用洛比达法则后得到:,此极限 x →∞3-sin x 0
不存在,而原来极限却是存在的。正确做法如下:
2sin x
原式=lim (分子、分母同时除以x )
x →∞cos x
3+
x
1-
=
1
(利用定理1和定理2) 3
6. 利用极限存在准则求极限
例20 已知x 1
=2, x n +1=2+x n , (n =1, 2, ) ,求lim x n
n →∞
解:易证:数列{x n }单调递增,且有界(0
x n
n →∞
两边求极限,得:
lim x n =a 。对已知的递推公式 x n +1=2+x n n →∞
a =2+a ,解得:a =2或a =-1(不合题意,舍去)
所以
lim x n =2。
n →∞
例21 lim (
n →∞
1n +1n
2
+
1n +2
1
2
+ +
1
1n +n
2
)
1n +n
2
解: 易见:
n +n
2
n +1
2
+
n +2
2
+ +
n n +1
2
因为
lim
n n +n
2
n →∞
=1,lim
1
n n +1
+
1
2
n →∞2
=1
+ +
1n +n
2
所以由准则2得:lim (
n →∞
n +1
2
n +2
) =1 。
我就这水平了。