第三节函数极限的定义02686
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第三节函数极限的定义本节要点一、函数在有限点处的极限二、函数在无穷大处的极限三、有极限函数的基本性质一、函数在有限点处的极限函数在有限点处的极限的描述性定义211()x f x x 例如函数-=-x12yo21()1x f x x -=- 从图形中可以看出:尽管函数在 点 处没有定义,但当 不等于1而无限趋近于1时,相应的函数值无限接近于2.1x =x设函数 在点 的某个去心邻域 内有定义,如果在变量 ( ) 的过程中,对应的函数值无限接近于确定的常数 ,就说当时函数的极限为 ,并记作 .这种类型的极限称为函数在有限点处的极限.() y f x =0x A A 0lim ()→=x x f x A 0x x ≠0x x →()f x 0x x →“不论你要求f x ()与A 多么接近,只要x 与x 0充分靠近以后(但x x ≠0),就能使f x ()与A 变得那么接近”,换句话说,就是“不论你要求f x A ()-多么小,只要x x -0足够小以后(但x x ≠0),f x A ()-就能变得那么小”. 这最后一句话是可以用数学式子来精确刻划的.这个描述性定义是说:于是就得到函数在有限点处极限的精确定义 ( 语言).δε-(),f x A ε-<()f x 0x ε00x x δ<-<定义 设函数 在点 的某个去心邻域中有定义, 如果存在常数 ,使得对于任意给定的正数 ,总存在 正数 , 只要当 满足 时 ,都有 A δx 0lim ().x xf x A →=或 ()0 ().f x A x x →→那么常数 就称作函数 当 时的极限,记 为 A ()f x 0x x →().,||,,εδδε<-<-<>∃>∀A x f x x 有时当0000即()defx x A x f ⇔=→0lim 函数的极限定义也称函数极限的ε —δ 定义xyf (x )x A的几何解释 )(lim A x f x x =0→δ-0x δ+0x ,0>∀ε,0>∃δ时,||00δx x <-<当.)(ε<-A x f 恒有该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.函数的极限∀A 的ε邻域, ∃ x 0的去心δ 邻域, A +εA –εAxyx ε+A ε-A δ-0x δ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.f (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的去心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时,||00δx x <-<Axyx δ-0x δ+0x ε+A ε-A ε+A ε-A ε+A ε-A ε+A ε-A ε函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.f (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的去心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时, ||00δx x <-<A xyx ε+A ε-A δ-0x δ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.εf (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的空心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时,||00δx x <-<A xyx ε+A ε-A δ-0x δ+0x δ-0x δ+0x δ-0x δ+0x δδ-0xδ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.εf (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的空心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时,||00δx x <-<Axyx ε+A ε-A δεδ-0x δ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.f (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当∃ x 0的去心δ 邻域, 时,||00δx x <-<Axyx δε+A ε-A εε-A εεεδ-0x δ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.f (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当∃ x 0的去心δ 邻域, 时,||00δx x <-<Axyx εεδδ-0x δ+0x 函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.εf (x )该邻域内所有点 x 的纵坐标 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的去心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时,||00δx x <-<Axyx εεδ-0x δ+0x δ-x δ+x δ函数的极限的几何解释 )(lim A x f x x =0→.εf (x )该邻域内所有点 x 对应的 f (x )落在 A 的 ε 邻域 内, 即相应的点(x,f (x )) 落在绿色区域内.∀A 的ε邻域, ∃ x 0的去心δ 邻域,.)(ε<-A x f 恒有,0>∀ε,0>∃δ当时,||00δx x <-<例如 设函数211().1 0 1x x f x x x ⎧-≠⎪=-⎨⎪=⎩x1 2yo 21()1x f x x -=-1δ-1δ+注:函数 在点 处的极限与函数在这一点是否有定义没有关系,它所反映的是在该点附近的变化趋势. ()f x 0x 则,()1lim 2,x f x →=()f x 可见,极限与的取值没有关系. ()10f =(1) lim x x C→0(2) lim x x x→0(4) lim cos x x x→2(3) lim(21)x x →+0(6) lim x x x →0(7) lim xx x e→12214(5) lim 21x x x →--+练习:写出下列函数在指定点处的极限。
函数极限的知识点总结一、函数极限的定义在介绍函数极限的定义之前,我们先来了解一下“极限”的概念。
在数学中,极限是指当自变量趋于某一特定的值时,函数的取值趋于的值。
如果函数f(x)在x趋于a的过程中,它的取值趋于一个确定的常数L,那么我们就称L是函数f(x)在点x=a处的极限,记作lim (x→a)f(x)=L。
这个定义可以用符号来表示为:对于任意的ε>0,存在一个δ>0,当0<|x-a|<δ时,有|f(x)-L|<ε,那么我们就称lim(x→a)f(x)=L。
根据极限的定义,我们可以得到一些结论:1. 如果一个函数在点x=a处的极限存在,那么它只有一个极限值。
2. 如果一个函数在点x=a处的极限不存在,那么它没有极限值。
3. 如果一个函数在点x=a处的极限存在且等于L,那么在点x=a的邻域内,函数的取值都趋于L。
函数极限的定义为我们提供了计算函数在某一点处的极限的依据,下面我们将介绍一些常见的计算方法。
二、函数极限的计算方法1. 代入法代入法是最直接的计算函数极限的方法,当函数的极限存在时,我们可以直接将自变量的值代入函数中计算即可。
例如,计算lim(x→2)(3x+1),我们只需要将x=2代入函数中得到lim(x→2)(3x+1)=3*2+1=7。
2. 分式的极限对于分式函数的极限计算,我们通常采用有理化或者分子分母同除等方法,将分式转化为更简单的形式进行计算。
例如,计算lim(x→1)(x^2-1)/(x+1),我们可以将分式有理化为(x-1)(x+1)/(x+1),然后可以进行约分化简得到lim(x→1)(x-1)=0。
3. 夹逼定理夹逼定理也是一种常见的计算函数极限的方法,它适用于一些复杂函数的极限计算。
夹逼定理的原理是,如果函数f(x)在x=a的邻域内被另外两个函数g(x)和h(x)夹在中间,并且lim(x→a)g(x)=lim(x→a)h(x)=L,那么函数f(x)在x=a处的极限也存在且等于L。
§2.1 函数极限的概念我们已经学习了数列的极限。
由于数列{}n a 可以看作是自变量为n 的函数,即()n a f n =,*n ∈,所以,“数列{}n a 的极限为a ”就是:当自变量n 取正整数而无限增大时(n →∞),对应的函数值()f n 无限地接近于确定的数a 。
如果把数列极限概念中的函数()f n 抽象成最一般的函数形式()f x ,把自变量n 的变化过程(n →∞)抽象成自变量x 的各种变化过程,这样我们就可以引出函数极限的一般概念:在自变量的某种变化过程中,如果对应的函数值无限地接近于某个确定的数,那么这个确定的数就叫做在这一变化过程中函数的极限。
该极限与自变量的变化过程密切相关。
由于自变量的变化过程不同,函数的极限就表现为不同的形式。
比如,当我们把数列的极限看作函数()f n 当n →∞时的极限,此时自变量的变化过程就是n →∞。
除此之外,自变量的变化过程还有其它一些类型,现一一列举如下:1.自变量0x >无限增大,或者说自变量x 趋于正无穷大,记作x →+∞;2.自变量0x <且x 无限增大,或者说自变量x 趋于负无穷大,记作x →-∞;3.自变量x 的绝对值x 无限增大,或者说自变量x 趋于无穷大,记作x →∞;4.自变量x 无限地接近于有限值0x ,或者说自变量x 趋于有限值0x ,记作0x x →;5.自变量x 从有限值0x 的左侧无限地接近于0x ,或者说自变量x 从有限值0x 的左侧趋于0x ,记作0x x -→;6.自变量x 从有限值0x 的右侧无限地接近于0x ,或者说自变量x 从有限值0x 的右侧趋于0x ,记作0x x +→。
注:1.前三种趋近方式(x →+∞、x →-∞、x →∞)统称为自变量x 趋于无穷大,后三种趋近方式(0x x →、0x x -→、0x x +→)统称为自变量x 趋于有限值;2.第一种趋近方式(x →+∞)与数列极限的趋近方式(n →∞)最相似,但仍有区别:n →∞是指自变量n 取正整数而无限增大,而x →+∞是指自变量x 取正实数而无限增大。