高等数学中求函数极限的若干方法举例探析

2017年09月10日 10:37来源于:科技创新导报

高等数学关于函数的可导性求助,谢谢

林见松

摘 要:函数极限的计算是高等数学的重要组成部分,灵活掌握计算方法对学好高等数学起着极其关键的作用。有关函数极限计算的方法众多,该文通过具体例题探析了用定义法、四则运算法则、函数的连续性、分段点处左右极限讨论、两个重要极限及变形公式、无穷小量性质、等价无穷小替换、导数的定义、洛必达法则等9种常用方法计算函数极限。

关键词:函数 极限 方法

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)05(c)-0222-02

函数极限的计算是整个高等数学的重点,掌握函数极限的计算方法对于学好高等数学起着极其关键的作用。针对初学者的学习需求,结合教学实践,现将常见求解函数极限的若干方法做一探析归纳。

1 定义法求极限

用定义法求函数极限常常借助于函数的图像来分析,更有直观性。

例1:求

解:观察函数的图像(如图1),

分析该函数当自变量无限接近于1(但)时函数值的变化趋势,容易发现:当,函数的函数值无限的接近于2,即=2.

2 四则运算法则求极限

对和、差、积、商形式的函数求极限,考虑能否直接利用极限的四则运算法则来计算。特别地,对于不能直接利用四则运算法则的,往往要变形或化简(如分解因式、通分、分子或分母有理化等等)后再使用。

例2:求

解:原式==

例3:求

解:原式====1.

例4:求

解:分子分母的极限均不存在,不能直接运用法则。分子分母同处以,得。

==

一般地,当,为非负整数时,有

=

3 函数的连续性求极限

连续函数在其定义域内某点的极限值等于在该点的函数值,利用此结论可求函数极限。

例5:求.

解:因是初等函数,其定义域为,而,所以==0.

4 分段点处左右极限讨论求极限

利用,求(或判断)分段函数在分段点处的极限(存在与否)。

例6:讨论函数,当时的极限。

解:由于,

,所以当时的函数极限不存在。

5 两个重要极限及变形公式求极限

利用两个重要极限、(或)或其变形、、等进行极限计算。

例7:证明

证明:等式左边====右边.

例8:计算

解:原式===

6 无穷小量性质求极限

无穷小量性质有限个无穷小量的和(积)仍是无穷小量;有界函数与无穷小的积为无穷小量。

例9:求

解:因时,是无穷小量,而≤1,所以有=0

7 等价无穷小替换求极限

例10:求

解:因为当时,,,所以,

原式==

注意:在利用等价无穷小求极限时,一般只在以乘積或商的因子中替换。

8 利用导数的定义求极限

对具有形如或形式的极限,可利用导数的定义来求解。

例11:设存在,求

解:==

9 洛必达法则求极限

“”型、“”型两种不定式的极限求解,往往优先考虑用洛必达法则,对于其它的不定式,如“、、、 、”等,可通过适当变形,将它们转化成前两种不定式,然后再利用罗必达法则求极限。使用罗必达法则时,可以先使用一些技巧(如变量替换、等价无穷小等)将原函数化简。

例12:求

解:原式==

===。

实际上,求解函数极限的方法还有很多,如利用定积分定义、夹逼定理、级数、泰勒展开式、微分中值定理等等。解同一题目可用不同方法或多种方法联合运用。不难发现,每种方法对计算函数极限类型有较强的针对性,为此,在通过上述基本方法学习的基础上,应让学习者掌握思想方法,学会分析所给函数极限的特征,做到灵活选择解法,最终实现具有独立解决此类问题的能力。

参考文献

[1] 湖南省教育科学研究院职业教育与成人教育研究所组.高等数学(工科类)[M].北京:高等教育出版社,2014.

[2] 同济大学,天津大学等.高等数学[M].2版.北京:高等教育出版社,2004.

[3] 吴云飞,裴亚萍.数列极限计算的方法与技巧[J].宁波职业技术学院学报,2003,3(1):91-92.

[4] 李占光.函数极限的计算方法归纳[J].长沙民政职业技术学院,2004,11(2):83-84.

[5] 屈文文.极限的运算方法[J].山西经济管理干部学院学报,2004(3).

 
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