流形上的旋度公式证明

高等数学极限计算方法总结

极限计算方法总结 《高等数学》是理工科院校最重要的基础课之一，极限是《高等数学》的重要组成部分。求极限方法众多，非常灵活，给函授学员的学习带来较大困难，而极限学的好坏直接关系到《高等数学》后面内容的学习。下面先对极限概念和一些结果进行总结，然后通过例题给出求极限的各种方法，以便学员更好地掌握这部分知识。 一、极限定义、运算法则和一些结果 1．定义：（各种类型的极限的严格定义参见《高等数学》函授教材，这里不一一叙述）。 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： )0,(0lim ≠=∞→a b a an b n 为常数且； 5 )13(lim 2 =-→x x ； ???≥<=∞→时当不存在， 时 当，1||1||0lim q q q n n ；等等 （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。 2．极限运算法则 定理1 已知 )(lim x f ，)(lim x g 都存在，极限值分别为A ，B ，则下面极限都存在，且有 （1）B A x g x f ±=±)]()(lim[ （2）B A x g x f ?=?)()(lim （3）)0(,)()(lim 成立此时需≠=B B A x g x f 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。 3．两个重要极限 （1） 1sin lim 0=→x x x

（2） e x x x =+→10 ) 1(lim ； e x x x =+∞ →)11(lim 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， 作者简介：靳一东，男，（1964—），副教授。 例如：133sin lim 0=→x x x ，e x x x =--→21 0) 21(lim ，e x x x =+ ∞ →3 )31(lim ；等等。 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0→x 时，下列函数都是无穷小（即极限是0），且相互等价，即有： x ～x sin ～x tan ～x arcsin ～x arctan ～)1ln(x +～1-x e 。 说明：当上面每个函数中的自变量x 换成)(x g 时（0)(→x g ），仍有上面的 等价 关系成立，例如：当0→x 时， 13-x e ～ x 3 ；)1ln(2x - ～ 2x -。 定理4 如果函数)(),(),(),(11x g x f x g x f 都是0x x →时的无穷小，且 )(x f ～)(1x f ，)(x g ～)(1x g ，则当) ()(lim 110 x g x f x x →存在时，)() (lim 0x g x f x x →也存在且等于)(x f )()(lim 110 x g x f x x →，即)() (lim 0x g x f x x →=) ()(lim 110x g x f x x →。 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)(x f 和)(x g 满 足：（1）)(x f 和)(x g 的极限都是0或都是无穷大； （2）)(x f 和)(x g 都可导，且)(x g 的导数不为0； （3）) () (lim x g x f ''存在（或是无穷大）；

极限的计算、证明

极限的论证计算，其一般方法可归纳如下 1、 直接用定义()等δεε--,N 证明极限 例、试证明01 lim =∞→n n 证：要使ε<-01n ，只须ε 1 >n ，故 0>?ε，11 +?? ? ???=?εN ，N n >?，有ε<-01 n 2、 适当放大，然后用定义或定理求极限或证明极限 例、证明：0! lim =∞→n a n n ，0>a 证：已知0>a 是一个常数 ?∴正整数k ，使得k a ≤ ()ε 1!,01+???? ????=?>?∴+εεk a N k ，当N n >时，有 ε<-0! n a n 3、用两边夹定理在判定极限存在的同时求出极限 例、求()() n n n n 264212531lim ??-??∞ → 解： ()()()()n n n n n 212264212753264212531?-??-??=??-?? ()()()()n n n n n n 41 125312642211253264?-????=?-??> ∴ ()()n n n 41 2642125312 >??? ? ????-??

两边开n 2次方： ()()121 21412642125311222→?=>??-??>n n n n n n n n 由两边夹：()() 1264212531lim =??-??∞ →n n n n 4、 利用等价性原理把求一般极限的问题化为无穷小量的极限问 题 例、设0≠→l S n ()∞→n ，0>p 为常数，求证：p p n l S →()∞→n 证：00→-≤-≤l S l S n n ，得 l S n →()∞→n 记 n n l S α+=，其中 0→n α()∞→n 再记n n l S α+=()n n l l l βα+=??? ? ? ?+=11，其中0→=l n n αβ()∞→n 则有()p n p p n l S β+=1。 若取定自然数p K >，则当1

(完整版)梯度、散度、旋度的关系

梯度 散度 散度（divergence）的概念： 在矢量场F中的任一点M处作一个包围该点的任意闭合曲面S，当S 所限定的体积ΔV以任何方式趋近于0时，则比值∮F·d S/ΔV的极限称为矢量场F在点M处的散度，并记作div F 由散度的定义可知，div F表示在点M处的单位体积内散发出来的矢量F的通量，所以div F描述了通量源的密度。

div F =▽·F 气象学： 散度指流体运动时单位体积的改 变率。简单地说，流体在运动中集中的 区域为辐合，运动中发散的区域为辐散。 用以表示的量称为散度，值为负时为辐 合，此时有利于天气系统的的发展和增 强，为正时表示辐散，有利于天气系统 的消散。表示辐合、辐散的物理量为散 度。 微积分学→多元微积分→多元函数积分： 设某量场由 A (x,y,z) = P(x,y,z)i + Q(x.y,z)j + R(x,y,z)k 给出，其中 P 、Q 、R 具有一阶连续偏导数，Σ 是场内一有向曲面，n 是 Σ 在点 (x,y,z) 处的单位法向量，则 ∫∫A ·n dS 叫做向量场 A 通过曲面 Σ 向着指定侧的通量，而 δP/δx + δQ/δy + δR/δz 叫做向量场 A 的散度，记作 div A ，即 div A = δP/δx + δQ/δy + δR/δz 。 上述式子中的 δ 为偏微分（partial derivative ）符号。 散度（divergence ）的运算法则： div (α A + β B ) = α div A+ β div B (α,β为常数) div (u A ) =u div A+ A grad u (u 为数性函数) 旋度 设有向量场 A(x,y,z)=P(x,y,z)i+Q(x,y,z)j+R(x,y,z)k 在坐标轴上的投影分别为 δR/δy - δQ/δz ， δP/δz - δR/δx ，δQ/δx - δP/δy 的向量叫做向量场A 的旋度，记作 rot A 或curl A ，即 rot A=(δR/δy - δQ/δz )i+(δP/δz - δR/δx )j+(δQ/δx - δP/δy)k 式中的 δ 为偏微分（partial derivative ）符号。 行列式记号 旋度rot A 的表达式可以用行列式记号形式表示： 若 A=Ax·i+Ay·j ， 则rotA=(dAy/dx)i-(dAx/dy)j 若A=Ax·i+Ay·j+Az·k 则rotA=(dAz/dy-dAy/dz)i+(dAx/dz-dAz/dx)j+(dAy/dx-dAx/dy)k

极限计算方法总结

极限计算方法总结 一、极限定义、运算法则和一些结果 1．定义：（各种类型的极限的严格定义参见《高等数学》函授教材，这里不一一叙述）。 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：)0,(0lim ≠=∞→a b a an b n 为常数且； 5)13(lim 2=-→x x ；??? ≥<=∞→时当不存在，时当，1||1||0lim q q q n n ；等等 （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。 2．极限运算法则 定理1 已知 )(lim x f ，)(lim x g 都存在，极限值分别为A ，B ，则下面极限都存在，且有 （1）B A x g x f ±=±)]()(lim[ （2）B A x g x f ?=?)()(lim （3）)0(,)()(lim 成立此时需≠=B B A x g x f 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。 3．两个重要极限 （1） 1sin lim 0=→x x x （2） e x x x =+→1 )1(lim ； e x x x =+∞→)11(l i m 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， 作者简介：靳一东，男，（1964—），副教授。 例如：133sin lim 0=→x x x ，e x x x =--→21 0) 21(lim ，e x x x =+∞ →3 )31(lim ；等等。 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0→x 时，下列函数都是无穷小（即极限是0），且相互等价，即有： x ～x sin ～x tan ～x arcsin ～x arctan ～)1ln(x +～1-x e 。 说明：当上面每个函数中的自变量x 换成)(x g 时（0)(→x g ），仍有上面的等价 关系成立，例如：当0→x 时， 13-x e ～ x 3 ；)1ln(2 x - ～ 2x -。

麦克斯韦方程中的梯度、散度、旋度

MAXWELL方程组 向量场数量场 有源场无源场保守场（无旋场）有旋场（非保守场） 保守场=有势场=无旋场------环流等于零! 有源场-------闭合曲面的通量不等于零!------这些是指场的宏观特性! 3.含时磁场可以感生出电场 4.含时电场可以感生处磁场 上面四个方程可逐一说明如下：在电磁场中任一点处 （1）电位移的散度 == 该点处自由电荷的体密度； （2）磁感应强度的散度 --- 处处等于零。 （3）电场强度的旋度 == 该点处磁感强度变化率的负值； （4）磁场强度的旋度 == 该点处传导电流密度与位移电流密度的矢量和\ 把不明白的字母列举一下： E 是电场强度矢量 D 是电位移矢量（也叫电感应强度）应该还有一个电传导向量 E=D+? B 是磁感应强度矢量 H 是磁场强度矢量 H=B+? 其中内在的联系是： D=εE B=μH

注意上面这些大写字母都是矢量 物理都是循序渐进的，你看看懂麦克斯韦方程组，必须学过微积分和数学物理方程。∮是环路积分，求是对闭合的回路求积分 ▽是哈密顿算符，就是对XYZ三个方向求全导数（偏导数就是如果有几个变量，其他的不变，只求一个的导数，全导数就是把不同变量的偏导数全求出来，再加起来） ·是点乘，×是叉乘，不一样的，这是微积分里的 第一个说的是，电场的源是电荷。＜你看它的微分形式，是不是：电场三个方向都求散度后的结果是电荷的密度，（散度通俗理解就是对三个空间方向求微分）这样就说明了电场不能凭空产生，它是有一个源头的，源头就是电荷。这与我们通常的理解也是一样的，到目前为止我们也没有发现，单独的正电荷或负电荷，电场线都是从正电荷出发负电荷截止。 第二个方程，知道第一个方程的含义第二个就很好理解了，他就是说磁场是无源的，也就是说磁场是没有源头的，即磁场线是一条连续的曲线。它不像电场线一样，必须从一个东西发出到一个东西结束。 第三个公式，也是看微分形式。这里对电场取了旋度，＜旋度就相当于在电场线的垂直方向上求导＞我们看到最后它等于磁场对时间的求导。负号是方向。这是什么意思呢？它是说变化的磁场（含时磁场）能产生电场。这一个在日常生活中用的最多，发电厂就是用的这个发电的。 第四个公式，和上一个方程类似不过又有不同，这里除了变化的电场（含时电场）能产生磁外，还说恒定的电流也能产生磁场。＜j是电流的意思＞这一个也好理解，你想我们高中学的右手螺旋定则，其实就是用了这个。右手螺旋定则是由电流方向判断磁场方向，那么也就是说有电流就有磁场了。这个是帮助理解，其实是先有，麦克斯维再有右手螺旋定则的。 、 倒三角什么意思啊？我们一般把空间看成 X,Y,Z,的三维空间，这里的倒三角是对这，三个维度分别求导再相加的意思 梯度 1.坡度。 2.单位时间或单位距离内某种现象（如温度、气压、密度、速度等）变化的程度。 3.依照一定次序分层次地：我国经济发展由东向西～推进。 4.依照一定次序分出的层次：考试命题要讲究题型有变化，难易有～。 向量场A，数量场u ▽称为汉密尔顿算子，▽·▽=▽2=△，

梯度、散度和旋度

梯度、散度和旋度是矢量分析里的重要概念。之所以是“分析”，因为三者是三种偏导数计算形式。这里假设读者已经了解了三者的定义。它们的符号分别记作如下： 从符号中可以获得这样的信息： ①求梯度是针对一个标量函数，求梯度的结果是得到一个矢量函数。这里φ称为势函数； ②求散度则是针对一个矢量函数，得到的结果是一个标量函数，跟求梯度是反一下 的； ③求旋度是针对一个矢量函数，得到的还是一个矢量函数。 这三种关系可以从定义式很直观地看出，因此可以求“梯度的散度”、“散度的梯度”、“梯度的旋度”、“旋度的散度”和“旋度的旋度”，只有旋度可以连续作用两次，而一维波动方程具有如下的形式 (1) 其中a为一实数，于是可以设想，对于一个矢量函数来说，要求得它的波动方程，只有求它的“旋度的旋度”才能得到。下面先给出梯度、散度和旋度的计算式： (2) ( 3) (4) 旋度公式略显复杂。这里结合麦克斯韦电磁场理论，来讨论前面几个“X度的X度”。 I.梯度的散度： 根据麦克斯韦方程有：

而 (5) 则电势的梯度的散度为 这是一个三维空间上的标量函数，常记作 (6) 称为泊松方程，而算符▽2称为拉普拉斯算符。事实上因为定义 所以有 当然，这只是一种记忆方式。 当空间内无电荷分布时，即ρ=0，则称为拉普拉斯方程 当我们仅需要考虑一维情况时，比如电荷均匀分布的无限大平行板电容器之间（不包含极板）的电场，我们知道该电场只有一个指向，场强处处相等，于是该电场满足一维拉普拉斯方程，即 这就是说如果那边平行板电容器的负极板接地，则板间一点处的电压与该点距负极板的距离呈线性关系。 II.散度的梯度：

极限计算方法总结(简洁版)

极限计算方法总结（简洁版） 一、极限定义、运算法则和一些结果 1．定义：（各种类型的极限的严格定义参见《高等数学》函授教材，这里不一一叙述）。 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：)0,(0lim ≠=∞→a b a an b n 为常数且；5)13(lim 2=-→x x ；???≥<=∞→时当不存在， 时当，1||1||0lim q q q n n ； 等等 （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。 2．极限运算法则 定理 1 已知 )(lim x f ，)(lim x g 都存在，极限值分别为A ，B ，则下面极限都存在，且有 （1） B A x g x f ±=±)]()(lim[ （2）B A x g x f ?=?)()(lim （3）)0(,)()(lim 成立此时需≠=B B A x g x f 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。 3．两个重要极限 （1） 1sin lim 0=→x x x （2） e x x x =+ →1 )1(lim ； e x x x =+∞ →)11(lim 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， 作者简介：靳一东，男，（1964—），副教授。 例如： 133sin lim 0=→x x x ，e x x x =--→21 0)21(lim ，e x x x =+∞→3)3 1(lim ；等等。 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0→x 时，下列函数都是无穷小（即极限是0），且相互等价，即有： x ～x sin ～x tan ～x arcsin ～x arctan ～)1ln(x +～1-x e 。 说明：当上面每个函数中的自变量x 换成)(x g 时（0)(→x g ），仍有上面的等价

数学分析求极限的方法

求极限的方法 具体方法 ⒈利用函数极限的四则运算法则来求极限 定理1①：若极限)(lim 0 x f x x →和)(lim x g x x →都存在，则函数)(x f ±)(x g ，)()(x g x f ? 当0x x →时也存在且 ①[])()()()(lim lim lim 0 .00 x g x f x g x f x x x x x →→→± = ± ②[])()()()(lim lim lim 0 x g x f x g x f x x x x x x →→→?= ? 又若0)(lim 0 ≠→x g x x ，则 ) ()(x g x f 在0x x →时也存在，且有 ) ()() ()(lim lim lim x g x f x g x f x x x x x x →→→= 利用极限的四则运算法则求极限，条件是每项或每个因子极限存在，一般所给的变量都不满足这个条件，如 ∞ ∞、 0等情况，都不能直接用四则运算法则， 必须要对变量进行变形，设法消去分子、分母中的零因子，在变形时，要熟练掌握饮因式分解、有理化运算等恒等变形。 例1：求2 42 2 lim --- →x x x 解：原式=()() ()022 22lim lim 2 2 =+= -+-- - →→x x x x x x ⒉用两个重要的极限来求函数的极限 ①利用1sin lim =→x x x 来求极限 1sin lim =→x x x 的扩展形为： 令()0→x g ，当0x x →或∞→x 时，则有 ()() 1sin lim =→x g x g x x 或()() 1sin lim =∞ →x g x g x

梯度旋度散度Word版

梯度、散度和旋度 梯度、散度和旋度是矢量分析里的重要概念。之所以是“分析”，因为三者是三种偏导数计算形式。这里假设读者已经了解了三者的定义。它们的符号分别记作如下： 从符号中可以获得这样的信息： ①求梯度是针对一个标量函数，求梯度的结果是得到一个矢量函数。这里φ称为势函数； ②求散度则是针对一个矢量函数，得到的结果是一个标量函数，跟求梯度是反一 下的； ③求旋度是针对一个矢量函数，得到的还是一个矢量函数。 这三种关系可以从定义式很直观地看出，因此可以求“梯度的散度”、“散度的梯度”、“梯度的旋度”、“旋度的散度”和“旋度的旋度”，只有旋度可以连续作用两次，而一维波动方程具有如下的形式 (1) 其中a为一实数，于是可以设想，对于一个矢量函数来说，要求得它的波动方程，只有求它的“旋度的旋度”才能得到。下面先给出梯度、散度和旋度的计算式： (2) ( 3) (4) 旋度公式略显复杂。这里结合麦克斯韦电磁场理论，来讨论前面几个“X度的X 度”。 I.梯度的散度：

根据麦克斯韦方程有： 而

(5) 则电势的梯度的散度为 这是一个三维空间上的标量函数，常记作 (6) 称为泊松方程，而算符▽2称为拉普拉斯算符。事实上因为定义 所以有 当然，这只是一种记忆方式。 当空间内无电荷分布时，即ρ=0，则称为拉普拉斯方程 当我们仅需要考虑一维情况时，比如电荷均匀分布的无限大平行板电容器之间（不包含极板）的电场，我们知道该电场只有一个指向，场强处处相等，于是该电场满足一维拉普拉斯方程，即 这就是说如果那边平行板电容器的负极板接地，则板间一点处的电压与该点距负极板的距离呈线性关系。 II.散度的梯度： 散度的梯度，从上面的公式中可以看到结果会比较复杂，但是它的物理意义却是很明确的，因为从麦克斯韦方程可以看出空间某点处电场的散度是该点处的电荷密度，那么再求梯度就是空间中电荷密度的梯度。这就好比说清水中滴入一滴红墨水，起初水面红色浓度最高，杯底浓度最低，这样水面与杯底形成一个浓度梯度，红墨水由水面向杯底扩散，最后均匀。在半导体中，载流子分布的不均匀会导致扩散电流。

高数-极限求解方法与技巧总结

第一章 极限论 极限可以说是整个高等数学的核心，贯穿高等数学学习的始终。因为有关函数的可积、连续。可导等性质都是用极限来定义的。毫不夸张地说，所谓高数，就是极限。衡量一个人高等数学的水平只需看他对极限的认识水平，对极限认识深刻，有利于高等数学的学习，本章将介绍数列的极限、函数的极限以及极限的求解。重点是求极限。 ??????? ?? ?? ?? 极限的定义数列极限极限的性质 函数极限的定义函数极限函数极限的性质 一、求极限的方法 1.利用单调有界原理 单调有界原理：若数列具有单调性、且有有界性，也即单调递增有上界、单调递减有下界，则该数列的极限一定存在。可以说，整个高等数学是从该结论出发来建立体系的。 利用该定理一般分两步：1、证明极限存在。2、求极限。 说明：对于这类问题，题中均给出了数列的第n 项和第1n +项的关系式，首先用归纳法或作差法或作商法等证明单调性，再证明其有界性（或先证有界、再证单调性），由单调有界得出极限的存在性，在最终取极限。 例1设0110,0,()0,1,2n n n a a x x x n x +>>=+=，…证{}n x 的极限存在，并求其极限。 分析：本题给出的是数列前后两项的关系，所以应该用单调有界原理求解。 解：由基本不等式，11()2n n n a x x x +=+≥n x 有下界；下面证单 调性，可知当2n ≥时，有2 111 ()()22n n n n n n n x a x x x x x x +=+≤+=，则n x 单调递减。综 合可得，则n x 单调递减有下界，所以lim n n x →∞ 存在；令lim n n x A →∞ = ，带入等式解得 A 评注：对于该题，再证明有界性的过程中用到基本不等式；特别是在证明单调性

关于计算极限的几种方法

目录 摘要 (1) 引言 (2) 一．利用导数定义求极限 (2) 二．利用中值定理求极限 (2) 三．利用定积分定义求极限 (3) 四．利用施笃兹公式 (4) 五．利用泰勒公式 (5) 六．级数法 (5) 七．结论 (6) 参考文献 (6)

内容摘要 摘要：极限是数学分析中最基本、最重要的概念之一,极限是微积分的重要基础，研究函数性质的重要手段.极限是描述函数在无限过程中的变化趋势的重要概念，本文通过典型例题，举一反三，给出几种常用的求极限方法。极限的计算方法很多,并且有一定的规律和技巧性,对此,本文将根据实例进行分析、探讨,并归纳出一些计算方法. 关键词:极限；计算；方法 Abstract:the limit is one of the most basic, the most important concept in mathematical analysis, the limit is an important foundation for the calculus, an important means to study the function of the nature of the concept description. The limit is an important trend in the infinite process function, through typical examples, infer other things from one fact,several commonly used methods for the limits. A lot of calculation method of limit, and there are rules and skills, certain of

极限的几种计算方法论文

极限的几种计算方法 摘要:极限是描述函数在无限过程中的变化趋势的重要概念，本文通过典型例题，举一反三，给出几种常用的求极限方法. 关键词:极限；计算；方法 极限是数学分析中最基本、最重要的概念之一,极限是微积分的重要基础，研究函数性质的重要手段.极限的计算方法很多,并且有一定的规律和技巧性,对此,本文将根据实例进行分析、探讨,并归纳出一些计算方法. 一、 利用极限定义求极限 设{}n a 为数列, a 为定数.若对任给的正数ε ,总存在正整N ,使得当n N > ,n a a ε-<则称数列{}n a 收敛于a ,定数a 称为数列{}n a 的极限, 并记作lim n n a a →∞ =或()n a a n →→∞. 例1 证明33545 lim 232 n n n n →∞+-=- 分析: 成立.从中解n 很困 难 ,因为要找的N 不是唯一的,所以可以用“放大”不等式的方法,再解不等式,并可限定正整数n 大于某个正常数,当然“放大”和“限定”的也不是唯一的. 证明:限定7n >,从而3 30n ->,要使不等式 ()()333333 54527272232222323n n n n n n n n n n n +-+++-==<--+- 3232 2n n n ε= << 成立，

从不等式 22n ε<，解得 n >取N = 于是, N = , N ,有33 545 232 n n n +---ε< , 即 . 例2 证明 ! lim 0n n n n →∞= 证明: 由于 !!10n n n n n n n -=≤,故对0ε>,取N =+1,则当n N >时，有 !1 0n n n n ε-≤<，因此!lim 0n n n n →∞=. 二、利用两个重要极限求极限 例3 求 2lim 1x n x -→∞ ?? - ??? 分析: 此题是一道比较典型的应用第二个重要极限的问题. 解: 2 2221lim 112x x t x n x x -?--=→∞ ??????- =+ ?? ??? ?? -? ? 2 21lim 1t t e t →∞ ?? ??+=?? ?????? ?. 例4 求 2 c o s l i m 2 x x x π π → - 解: 202cos cos 2lim lim 2 x t t x t x t x π πππ-=→→ ?? + ???→←???- 0sin lim 1t t t →=-=-. 例5 求30tan sin lim x x x x →- 解: 3200tan sin tan 1cos lim lim()x x x x x x x x x →→--=?

格林公式

从而 ， , , , 有 . (20) 四、格林公式 平面曲线积分，当曲线C（A,B）的始点A与终点B重合时（即C是一条闭曲线），在力学、电学等有很多应用。因为第二型曲线积分与所沿平面闭曲线的曲线积分要规定闭曲线的正方向。按右手坐标系，当一个人沿着平面闭曲线环行时，闭曲线所围成的区域位于此人的左侧，规定这个方向是曲线的正方向，如图14.7，反之是负方向，如图14.8 沿闭曲线C的曲线积分，记为

规定其中曲线C 总是取正方向。格林公式给出了平面区域上的二重积分与沿着该区域边界的闭曲线的曲线积分之间的关系。 设D 是有向的x 型或y 型闭区域，即 ,如图14.9， 或 {(x,y)│φ1 (y )≤y≤φ2 (y ),a≤x≤b}，如图14.10. 这里的 ， 在[a,b]上是连续函数，φ1 (y)，φ2 (y)在[a,b]上是连续函数，D 的正负向 按上面的规定。 定理3（格林公式） 若函数P ,Q 及其偏导数，在有界闭区域D 上连续，则有 . (21) 其中是围成闭区域D 的边界封闭曲线，取正向。公式（21）称为格林公式

格林公式是两个等式组成的： 与 证明由于区域D形状不同，定理证明分三步进行。1）设D是x型闭区域（如图14.9）。 dx ]. (22) 由曲线积分的计算公式，按图14.9，有 ? ? ? ??+ + + = ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( H N N M M K K H dx y x P dx y x P dx y x P dx y x P dx y x P τ τ τ ττ , 其中 ? ?=b a K H dx x x P dx y x P)] ( , [ ) , ( 1 ) , ( ? τ ， ? ? ?-= = b a a b M K dx x x P dx x x P dx y x P)] ( , [ )] ( , [ ) , ( 2 2 ) , ( ? ? τ 因为线段KM与NH都平行于y轴，有 ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( = =? ? H N M K dx y x P dx y x P τ τ . 于是， ? ? ?- = Γ b a b a dx x x P dx x x P dx y x P)] ( , [ )] ( , [ ) , ( 2 1 ? ? =dx x x P x x P b a )]} ( , [ )] ( , [ { 1 2 ? ?- -?。（23） 由（22）式与（23）式，有 ? ?? Γ = ? ? -dx y x P dxdy y P D ) , (（24） 若D又是y型闭区域（如图14.10）.同理可证 ? ?? Γ = ? ? dx y x Q dxdy y Q D ) , (，（25） 2）若闭区域D是一条光滑或逐段光滑的闭曲线Γ所围成，则先用几段光滑曲线将D 分成有限个既是x型又是y型闭区域，然后逐块按照1）的计算方法得格林公式，再逐块相加即得（21）式。其中在D内两个小区域有共同边界，则因正向取向恰好相反，他们的积分值正好互相抵消。

极限计算方法总结

极限计算方法总结 靳一东 《高等数学》是理工科院校最重要的基础课之一，极限是《高等数学》的重要组成部分。求极限方法众多，非常灵活，给函授学员的学习带来较大困难，而极限学的好坏直接关系到《高等数学》后面内容的学习。下面先对极限概念和一些结果进行总结，然后通过例题给出求极限的各种方法，以便学员更好地掌握这部分知识。 一、极限定义、运算法则和一些结果 1．定义：（各种类型的极限的严格定义参见《高等数学》函授教材，这里不一一叙述）。 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：)0,(0lim ≠=∞→a b a an b n 为常数且；5)13(lim 2 =-→x x ；???≥<=∞→时当不存在，时当，1||1||0lim q q q n n ；等等 （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。 2．极限运算法则 定理1 已知 )(lim x f ，)(lim x g 都存在，极限值分别为A ，B ，则下面极限都存在，且有 （1）B A x g x f ±=±)]()(lim[ （2）B A x g x f ?=?)()(lim （3）)0(,) ()(lim 成立此时需≠= B B A x g x f 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。 3．两个重要极限 （1） 1sin lim =→x x x （2） e x x x =+→1 )1(lim ； e x x x =+∞→)11(l i m 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， 作者简介：靳一东，男，（1964—），副教授。 例如：133sin lim =→x x x ，e x x x =--→21 ) 21(lim ，e x x x =+∞ →3)3 1(lim ；等等。 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）。

[0315]格林公式的推导

格林公式的推导 推导格林公式之前，首先要深入理解高斯-散度定律： v div dv Γ=?????F Fds (1) 其实就是一句话， 矢量的散度的体积积分=矢量的面积积分。简单来说可以这样理解：对比等式左右两端，左端的被积函数求了散度（就是微分运算）比右端低了一阶，因此左端的积分变量上就要比右端高一阶（由面元变为体元）。 详细说明如下： 注意P Q R =++F i j k 为矢量，散度算子div x y z ???=++???i j k 也是矢量，因此等式左端是两个矢量的标量积的体积积分。 而等式右端，面积微元()cos cos cos ds ds αβγ==++ds n i j k 也是矢量，因此等式右端实际上是两个矢量的标量积的面积积分。 这样将上式（1）展开，可以得到高斯-散度定理另一种形式： ()cos cos cos v P Q R dv P Q R ds x y z αβγΓ?????++=++ ?????? ????? (2) 注意，上述推导中矢量的处理（矢量都已加粗并上标箭头），不要混淆了。 明白了以上几点，再推导格林公式就很容易了： 令,,v v v P u Q u R u x y z ???===???代入（2）式： 左端： v v v P Q R u v u v u v dv u vdv dv x y z x x y y z z ?????????????++=?+++ ? ?????????????? ????????? 右端： ()cos cos cos cos cos cos P Q R ds v v v u ds x y z v u ds n αβγαβγΓΓΓ++???????=++?? ????? ????=??????? 最后一步逆用了方向导数的定义，方向恰为外法线方向： cos cos cos αβγ=++n i j k 稍微整理，即得格林第一公式： v v u u v u v u v v udv v ds dv n x x y y z z Γ??????????=-++ ?????????? ???????? (3)

二重积分的分部积分公式与格林公式

在导出黎曼问题的弱解概念时，在欧拉方程两边同时乘以任意函数再积分转化为一等价的“弱”形式的方程时用到了二重积分的分部积分方法，其实就是格林公式。 一般意义下的分部积分公式： uv dx uv vu dx ''=- ?? 或udv uv vdv =-?? 证明： 分部积分实际上是把普通积分公式f dx f ' =?中的被积函数f 换成了两个函数的乘积，故可称之为一维情况下的分部积分； 把普通积分公式运用到二维情况，其实就得到了格林公式，格林公式实现了把面积分转换成了线积分（降次）。 格林公式： F dxdy Fdy x Ω ?Ω ?=??? ? F dxdy Fdx y Ω ?Ω ?=-??? ? 一般合并写为D L Q P dxdy Pdx Qdy x y ?? ??-= + ???????? 证明（以第一个公式为例）： 积分域为{ }(x,y)|a(y)x b(y),c y d Ω=≤≤≤≤，如图： 则：

(y)(y) (y)(y) (x,y)((y),y)((y),y)d b c a d x b x a c d d c c F dxdy x F dxdy x F dy F b dy F a dy Fdy Ω ==?Ω ???= ?==-= ?? ?????? 类似地，把格林公式中的被积函数换成两个函数的乘积，则导出二维情况下 的分部积分。 二重积分的分部积分公式： ()g f f dxdy fg dy g dxdy x x Ω ?Ω Ω ??=-??????? ()g f f dxdy fg dx g dxdy y y Ω ?Ω Ω ??=--??????? 证明（以第一个公式为例）： 在F dxdy Fdy x Ω ?Ω ?=??? ? 中，把F 换为fg ，则： () ()fg dxdy fg dy x Ω ?Ω ?=??? ? ， 即()()g f f g dxdy fg dy x x Ω ?Ω ??+=????? 即()g f f dxdy fg dy g dxdy x x Ω ?Ω Ω ??=- ??????? 综上： 把普通积分公式中的被积函数换成两个函数的乘积，则导出了一维分部积分公式； 把格林公式中的被积函数换成两个函数的乘积，则导出了二维分部积分公式。 且两种分部积分公式在形式上是很相似的： uv dx uv vu dx ''=-??对比()g f f dxdy fg dy g dxdy x x Ω ?Ω Ω ??=-??????? 北航曾元圆

第三讲：散度、旋度

1.4矢量场的通量与散度 1.5矢量场的环流与旋度 1、理解散度、旋度的物理意义，掌握其计算公式和方法； 2、理解散度定理、斯托克斯定理的物理意义，能灵活运用其作积分变换； 3、知道散度、旋度描述了矢量场的不同性质，掌握它们的主要区别。 重点：散度、旋度的物理意义，计算公式。 难点：旋度的概念及其物理意义。 讲授、练习 学时：2学时 1.4矢量场的通量与散度 若所研究的物理量是矢量，则该物理量所确定的场称为矢量场，如：电场、磁场、 速度场等。矢量场F 可用矢量函数来描述。如：直角坐标系中 ()()()()???,,,,,,,,x x y y z z F F x y z e F x y z e F x y z e F x y z ==++ 1、矢量线 1）方程：0F d r ?= 与坐标系的选择有关，在直角坐标下： 二维场： y x F F dx dy = 三维场：y x z F F F dx dy dz == 2）性质：任意两条矢量线不相交 2、矢量管 由于矢量线不相交，通过场中任一闭合线的各矢量线构成一封闭管。 1S 2S 通过任意面的矢量线的条数： N F S F S ⊥?=??=? 或 /F N S ⊥=??（矢量线密度） 即：用矢量线的疏密可以表示矢量场的大小。 一、矢量场的几何描述——矢量线

二、矢量场的通量 1、有向曲面 ? n dS e dS = 封闭面：外法线 开面：与闭合线绕行方向构成右螺旋 2、通量 矢量F沿有向曲面S 的面积分 S F dS ψ=? ? 称为矢量F穿过S 面的通量。若S 为封闭面，则 S F dS ψ=? ? 3、通量的物理意义 ψ=无源或正源和负源相等0 ψ<负源或负源多于正源0 ψ>正源或正源多于负源根据净通量的大小可大致判断闭合面中源的性质。 三、矢量场的散度 1、散度的概念 设封闭面S 所包围的体积为V ?,则： S F dS V ? ? ? 就是矢量场F在V ?中单位体积的平均通量，或称平均通量密度。 当闭合曲面S 及其所包围的体积V ?向其内某点M收缩时，若平均通量密度的极限值存在，便记作 规定：有向曲面法线方向 +3q -q -q +q 如何准确确定封闭面内源的 分布及某一点源的强弱？

求二元函数极限的几种方法

11 1.二元函数极限概念分析 定义1 设函数f 在2D R ?上有定义，0P 是D 的聚点，A 是一个确定的实数.如果对于任意给定的正数ε，总存在某正数δ,使得00(;)P U P D δ∈时，都有 ()f P A ε-<, 则称f 在D 上当0P P →时，以A 为极限，记0 lim ()P P P D f P A →∈=. 上述极限又称为二重极限. 2．二元函数极限的求法 利用二元函数的连续性 命题 若函数(,)f x y 在点00(,)x y 处连续，则 0000(,)(,) lim (,)(,)x y x y f x y f x y →=. 例1 求2 (,)2f x y x xy =+ 在点(1,2)的极限. 解： 因为2 (,)2f x y x xy =+在点(1,2)处连续，所以 12 212 2lim (,) lim(2) 12125.x y x y f x y x xy →→→→=+=+??= 例2 求极限()()2 21,1,21 lim y x y x +→． 解： 因函数在()1,1点的邻域内连续，故可直接代入求极限，即 ()()221,1,21lim y x y x +→=31 ．

22 利用恒等变形法 将二元函数进行恒等变形，例如分母或分子有理化等. 例3 求 00 x y →→ 解： 00 x y →→ 00 x y →→= 00 x y →→= 00 1. 4 x y →→==-例4 ()() 2 2220,0,321 )31)(21(lim y x y x y x +-++→． 解： 原式()() ( )) () () ,0,02 211lim 231x y x y →+= + ()( 22 ,0,0lim x y →= + 11022 = +=．

极限的计算与证明方法

本科生毕业论文（设计）册 学院汇华学院 专业数学与应用数学 班级2008 级X班 学生XXX 指导教师XXX 论文编号

河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书 编号： 论文（设计）题目：极限的计算与证明方法 学院：汇华学院专业：数学与应用数学班级：2008 级3班 学生姓名：xxx 学号：指导教师：xxx 职称： 1、论文（设计）研究目标及主要任务 目标：总结一些常用的极限的计算和证明方法。 主要任务：通过归纳总结对极限思想及其计算、证明方法加以巩固，为后继的数学学习奠定基础。同时也培养自身的探究精神，提高自身的科学素养。 2、论文（设计）的主要内容 主要内容：极限的常见的计算和证明方法，即利用函数的定义求极限、利用两个准则求极限、利用柯西收敛准则求极限、利用极限的四则运算性质求极限、利用两个重要极限公式求极限、利用单侧极限求极限、利用无穷小量的性质求极限、利用等价无穷小量代换求极限、利用函数的连续性求极限、利用导数的定义求极限、利用中值定理求极限、利用定积分求和式的极限、利用洛必达法则求极限、利用泰勒展开式求极限、利用级数收敛的必要条件求极限等。 3、论文（设计）的基础条件及研究路线 基础条件：图书馆借阅及网上相关资料查阅。 研究路线：首先引入极限的分类及定义；然后对极限的计算与证明方法进行搜集归纳，并一一列举，并给出相应的例题以促进知识的理解、掌握及应用；最后作出总结。 4、主要参考文献 [1]华东师范大学数学系编,数学分析（第三版）[M]，高等教育出版社，2001年。 [2]大学数学名师导学丛书编写组编，数学分析名师导学[M]，中国水利水电出版社,2004年。 [3]钱吉林等主编，众邦考试教育研究所策划，数学分析解题精粹（第二版）[M]，湖北长江出版集团，2009年。 指导教师：年月日 教研室主任：年月日