大一高数笔记

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导数与极限

(一)极限 1. 概念

(1)自变量趋向于有限值的函数极限定义(δε-定义) A

x f a

x =→)(lim ⇔0>∀ε,0>∃δ,当δ<-<||0a x 时,有ε<-|)(|A x f 。

(2)单侧极限

左极限: =-)0(a f A

x f a x =-→)(lim ⇔0>∀ε,0>∃δ,当δ<-

右极限: =+)0(a f A

x f a x =+

→)(lim ⇔0>∀ε,0>∃δ,当δ<-

(3)自变量趋向于无穷大的函数极限

定义1:0,0>∃>∀X ε,当

X x >,成立()ε<-A x f ,则称常数A 为函数()x f 在x 趋于无穷时的

极限,记为()A

x f x =∞

→lim 。

A y =为曲线()x f y =的水平渐近线。

定义2:00>∃>∀X ,ε,当X x >时,成立()ε<-A x f ,则有()A

x f x =+∞→lim 。 定义3:00>∃>∀X ,ε,当X x -<时,成立()ε<-A x f ,则有()A x f x =-∞→lim 。

运算法则:

1) 1) 若()A x f =lim ,()∞=x g lim ,则()()[]∞=+x g x f lim 。

2) 2) 若()()∞≠=但可为,0lim A x f ,()∞=x g lim ,则()()∞=•x g x f lim 。 3) 3) 若()∞=x f lim ,则

()01

lim

=x f 。

注:上述记号lim 是指同一变化过程。 (4)无穷小的定义

0>∀ε,0>∃δ,当δ<-<||0a x 时,有ε<|)(|x f ,则称函数)(x f 在a x →时的无穷小(量),即 0

)(lim =→x f a x 。

(5)无穷大的定义

0>∀M ,0>∃δ,当δ<-<||0a x 时,有M x f >|)(|,则称函数)(x f 在a x →时的无穷大(量),记为

=→)(lim x f a

x 。

直线a x =为曲线()x f y =的垂直渐近线。

2.无穷小的性质

定理1 有限多个无穷小的和仍是无穷小。 定理2 有界函数与无穷小的乘积仍是无穷小。 推论1 常数与无穷小的乘积是无穷小。 推论2 有限个无穷小的乘积是无穷小。

无穷小与无穷大的关系

若∞=→)(lim x f a x ,且)(x f 不取零值,则)(1

x f 是a x →时的无穷小。

3.极限存在的判别法

(1)A

x f a

x =→)(lim ⇔A a f a f =+=-)0()0(。 A x f x =∞→)(lim ⇔A

x f x f x x ==-∞→+∞→)(lim )(lim 。

(2)A

x f a

x =→)(lim ⇔α+=A x f )(,其中α是a x →时的无穷小。

(3)夹逼准则:设在点a 的某个去心邻域),(ˆ

δa N 内有 )()()(x h x f x g ≤≤,且已知A x g a x =→)(lim 和

A

x h a

x =→)(lim ,则必有 A

x f a

x =→)(lim 。

4.极限的性质

(1)极限的唯一性 若

A

x f a

x =→)(lim 且B

x f a

x =→)(lim ,则B A =。

(2)局部有界性 若A

x f a x =→)(lim ,则0>∃M ,在点a 的某个去心邻域),(ˆ

δa N 内有M x f <|)(|。

(3)局部保号性 (I )若A

x f a

x =→)(lim ,且0>A (或0

δa N ,当),(ˆ

δa N x ∈时,

有0)(>x f (或0)(

(II )若在点a 的某个去心邻域),(ˆδa N 内有0)(≥x f (或0)(≤x f ),且A x f a x =→)(lim ,则0≥A (或

0≤A )。

5.极限的四则运算与复合运算 设c 是常数,,

,B x g A x f a

x a

x ==→→)(lim )(lim 则

(1);

B A x g x f a

x ±=±→)]()([lim (2);

B A x g x f a

x ⋅=⋅→)]()([lim

(3);

A c x f c a

x ⋅=⋅→)]([lim

(4);,0)()(lim

≠=→B B A

x g x f a

x

(5)

,有,且,若00)()0(),()(lim )(lim 0

u x g a U x A u f u x g u u a

x ≠>∈∀==Λ

→→δδ

则A

u f x g f u u a x ==→→)(lim )]([lim 0

.

6.两个重要极限

(1)1sin lim 0=→x x x ; (2)e

x x x =+→1

0)1(lim 或 e x x x =+∞→)11(lim 。

7.无穷小的阶的比较

若α和β都是在同一自变量变化中的无穷小量,且≠β0,则

(1)若0lim

=βα,则称α关于β是高阶无穷小量,记作)(βαo =; (2)若1

lim =βα,则称α和β是等价无穷小量,记作βα~; (3)若)

0(lim ≠=c c βα

,则称α和β是同阶无穷小量,记作)(βαO =;

一般情况下,若存在常数0>A ,0>B ,使成立 B

A <<||βα,就称α和β是同阶无穷小量。 (4)若以x 作为0→x 时的基本无穷小量,则当)(k

x O =α(k 为某一正数)时,称α是k 阶无穷

小量。