常见极限的求解方法

一、直接带入

\lim_{x \to 1}(x^3 - 3x^2 + 1)

将x=1带入,函数的极限为-1。

二、利用无穷大和无穷小的关系

无穷大的倒数是无穷小,无穷小的倒数是无穷大。

\lim_{x \to 3} \frac{x^2 - 8}{x - 3}

因为x-3=0且x2-8≠0,可知式子的倒数是无穷小:

\lim_{x \to 3} \frac{x - 3}{x^2 - 8} = 0

无穷小的倒数是无穷大,可知函数的极限为∞。

三、利用无穷小的性质

无穷小量

……有界函数与无穷小的乘积仍为无穷小……

\lim_{x \to \infty}\frac{\cos{x}}{x}

由于x→∞时,\frac{1}{x}是无穷小,而\cos{x}是有界函数,根据无穷小的性质可知,式子仍是无穷小,极限为0。

四、分子、分母分解因式

\lim_{x \to 4} \frac{x^2 - 16}{x - 4}

x2-16可以分解成(x+4)(x-4),因此式子可以化为:

\lim_{x \to 4} (x + 4)

再将x=4带入,函数的极限为8。

五、根式有理化

如果式子中出现根式,可以利用平方差公式将根式有理化求解:

a^2 - b^2 = (a + b)(a - b)

\lim_{x \to 0} \frac{\sqrt{1+x}-1}{x}

用平方差公式将分子有理化

\lim_{x \to 0} \frac{(\sqrt{1+x}-1)(\sqrt{1+x}+1)}{x(\sqrt{1+x}+1)}

分子化简为x,分子、分母约去x,最终得到式子:

\lim_{x \to 0} \frac{1}{\sqrt{1+x}+1}

最后将x=0带入,函数的极限为\frac{1}{2}

六、用等价无穷小替换

\lim_{x \to 0}\frac{\ln{(1+x+x^2+x^3)}}{x}

无穷小量

\ln{(1+x)} \sim x

分子用等价无穷小替换,式子可以化成:

\lim_{x \to 0}\frac{x+x^2+x^3}{x}

约分并将x=0带入,函数的极限为0。

等价无穷小的替换仅在乘除中可用,在加减时不能用。

七、分式上下同时除以x的最高次幂

用于当x→∞时:

\lim_{x \to \infty} \frac{3x^3-x+2}{x^4+4x^2-5}

分子、分母同时除以x4(最高次幂)得:

\lim_{x \to \infty} \frac{\frac{3}{x}-\frac{1}{x^3}+\frac{2}{x^4}}{1+\frac{4}{x^2}-\frac{5}{x^4}}

因为:

\lim_{x \to \infty}\frac{1}{x^n}=0\;(n>0)

所以,分子为0,而分母不等于0,可知函数的极限为0。

此类式子有如下规律:

  • 若分子x的最大指数等于分母,极限为分子、分母最高次系数之比;
  • 若分子x的最大指数小于分母,极限为0;
  • 若分子x的最大指数大于分母,极限为∞。
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