09考研高数上册(李正元)

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1 第一讲 极限、无穷小与连续性

一、知识网络图--

二、重点考核点

这部分的重点是:

①掌握求极限的各种方法. 1())nnxfx 2 ②掌握无穷小阶的比较及确定无穷小阶的方法.

③判断函数是否连续及确定间断点的类型(本质上是求极限).

④复合函数、分段函数及函数记号的运算.

§1 极限的重要性质

1.不等式性质

设ByAxnnnnlimlim,,且A>B,则存在自然数N,使得当n>N时有xn>yn.

设ByAxnnnnlimlim,,且存在自然数N,当n>N时有xn≥yn,则A≥B.

作为上述性质的推论,有如下的保号性质:设Axnnlim,且A>0,则存在自然数N,使得当n>N时有xn>0.设Axnnlim,且存在自然数N,当n>N时有xn≥0,则A≥0.

对各种函数极限有类似的性质.例如:设BxgAxfxxxx)(lim)(lim00,,且A>B,则存在δ>0,使得当00󰀀

2.有界或局部有界性性质

设Axnnlim,则数列{xn}有界,即存在M>0,使得|xn|≤M(n = 1,2,3,„).

设,Axfxx)(lim0则函数f(x)在x = x0的某空心邻域中有界,即存在δ>0和M>0,使得当0<|x-x0|<δ时有|f(x)|≤M.对其他类型的函数极限也有类似的结论.

§2 求极限的方法

1.极限的四则运算法则及其推广 设BxgAxfxxxx)(lim)(lim00,,则

;BAxgxfxx)]()([lim0 ;ABxgxfxx)()(lim0.)0()()(lim0BBAxgxfxx

只要设)(glim)(lim00xxfxxxx,存在或是无穷大量,上面的四则运算法则可以推广到除“00”,“”,“0²∞”,“∞-∞”四种未定式以外的各种情形.即: 1°设Bxxfxxxx)(glim)(lim00,,则)]()([lim0xgxfxx.)()(lim0xgxfxx(()0gx)又B≠0,则)]()([lim0xgxfxx.2°设)(lim0xfxx,当x→x0时()gx局部有界,(即0,0M,使得00xx时()gxM), 3 则 )]()([lim0xgxfxx.

设)(lim0xfxx,当x→x0时|g(x)|局部有正下界,(即δ>0,b>0使得0<|x - x0|<δ时|g(x)|≥b>0),则 )]()([lim0xgxfxx.

3°设)(lim0xfxx,)(lim0xgxx,则)()(lim0xgxfxx,又δ>0使得0<|x -

x0|<δ时f(x)g(x)>0,则 )]()([lim0xgxfxx.

4°设0)(lim0xfxx,x→x0时g(x)局部有界,则0)()(lim0xgxfxx(无穷小量与有界变量之积为无穷小.)

2.幂指函数的极限及其推广

设.AxfBxgAxfBxgxxxxxx)()(lim)(lim>0)(lim000则,

000lim()ln()()()ln()ln(lim()lim)xxgxfxgxgxfxBABxxxxfxeeeA

只要设00lim()lim()xxxxfxgx,存在或是无穷大量,上面的结果可以推广到除“1∞”,“00”及“∞0”三种未定式以外的各种情形.这是因为仅在这三个情况下)(ln)(lim0xfxgxx是“0²∞”型未定式.

1°设)(lim0xfxx = 0(0<|x-0x|<δ时f(x)>0),0)(lim0Bxgxx,则

0()0(0)lim()(0)gxxxBfxB

2°设)(lim0xfxx = A>0,A≠1,)(lim0xgxx = + ∞,则

0()0(0<1)lim()(1)gxxxAfxA

3°设)(lim0xfxx = + ∞,0)(lim0Bxgxx,则

>0)()<0(0)(lim)(0BBxfxgxx

【例1】 设.,则,又________)(lim0)(glim)()(lim000xfxAxgxfxxxxxx

【分析】 .=00))()()((lim)(lim00Axgxgxfxfxxxx 4 【例2】设{an},{bn},{cn}均为非负数列,且,,,nnnnnncbalim1lim0lim则必有

(A)an<bn对任意n成立. (B)bn<cn对任意n成立.

(C)极限nnncalim不存在. (D)nnncblim不存在.

用相消法求00或型极限

【例1】求)cos1(sin1tan1lim0xxxxIx

【解】作恒等变形,分子、分母同乘得xxsin1tan1

0tansinlim(1cos)1tan1sinxxxIxxxx

xxxxxxxxsin1tan11lim)cos1()cos1(tanlim00

21211.

【例2】求22411limsinxxxxIxx

【解】作恒等变形,分子、分母同除)0<(2xxx得

202111414010lim1sin101xxxxIxx

5 利用洛必达法则求极限

【例1】设f(x)在x = 0有连续导数,又

2)(sinlim20xxfxxIx

求(0)(0)ff与.

【例2】求)1ln()cos1(1cossin2lim20xxxxxx.

【例3】求xxIxxe)1(lim10.

【例4】求xxIxxxsineelimsin0.

6 【例5】若306sin()lim0xxxfxx,则__________)(6lim20xxfx.

【例6】求)1ln(0)(tanlimxxxI.

【例7】设>0,≠0为常数且122lim[()]aaaxIxxx,则(,) = __________.

【分析】∞-∞型极限.

210121)1(lim1t]1)[(1limttxxxIaataax

ttataaaat2)1(1lim1110

)2<<0()2(21)>2(0)1(21lim2110aaattaaat

因此(,) = )212(,.

分别求左、右极限的情形,分别求nnnnxx212limlim与的情形

【例1】设||sine1e2)(41xxxfxx,求0lim()xfx.

7 【例2】求nnnIn)1(1lim

利用函数极限求数列极限

【例1】 求)1>(limaanInn.

【例2】求21lim(tan)nnInn.

【解1】)11tan(11tan12)11tan(1limnnnnnnnnI

转化为求2230021tan11tan11tanlim(tan1)limlimlim1nnxxnxxxnxnnnxxn

123201cos1lime33xxIx

【解2】用求指数型极限的一般方法.

nnnnI11tanln2elim

转化为求

2021tantan1lnlimlnlim1nxnxxnxn

201tanlimxxxx(等价无穷小因子替换),余下同前. 8 §3 无穷小和它的阶

1.无穷小、极限、无穷大及其联系

(1)无穷小与无穷大的定义

(2)极限与无穷小,无穷小与无穷大的关系

0lim()()()xxfxAfxAx

其中00lim()0(()(1)).xxxfxAoxx,

o(1)表示无穷小量.

在同一个极限过程中,u是无穷小量(u≠0)u1是无穷大量.反之若u是无穷大量,则u1是无穷小量.

2.无穷小阶的概念

(1)定义 同一极限过程中,(x),(x)为无穷小,

设 0()()1()()()lim()~()()()0()()()(())()lxxlxxxlxxxlxxxox为有限数,称与为同阶无穷小时,称与为等价无穷小,记为极限过程时,是比高阶的无穷小,记为极限过程

定义 设在同一极限过程中(x),(x)均为无穷小,(x)为基本无穷小,若存在正数k与常数l使得0)()(limlxxk 称(x)是(x)的k阶无穷小,特别有0)()(lim00lxxxkxx,称x→x0时(x)是(x-x0)的k阶无穷小.

(2)重要的等价无穷小

x→0时 sinx ~ x,tanx ~ x,㏑(1 + x) ~ x,ex-1 ~ x; ax-1 ~ xlna,arcsinx ~ x,

arctanx ~ x;(1 + x)a―1 ~ ax,1―cosx ~ 221x.

(3)等价无穷小的重要性质

在同一个极限过程中

1°若 ~ , ~  ~ .

2°  ~  =  + o()

3°在求“00”型与“0²∞”型极限过程中等价无穷小因子可以替换

【例1】 求13cos21lim30xxxxI.