函数极限

性质:

1、唯一性;

2、局部有界性;

lim_{x \to x_0}f(x)=A,则存在正常数M和\delta,使得当0<|x-x_0|<\delta时,有|f(x)|\leq M

极限附近有界

3、局部保号性

 保正保负,不保零
 去极限等:lim_{n \to \infty} x_n > lim_{n \to \infty} y_n \Rightarrow n足够大,x_n > y_n

 加极限等:n足够大x_n > y_n \Rightarrow lim_{n \to \infty} x_n \ge lim_{n \to \infty} y_n

无穷小

定义:趋近于0

比阶

x->x_0,f(x)->0,g(x)->0,比较f(x_0)和g(x_0),可以通过算出\lim_{x \to x_0}{f(x) \over g(x)}的大小来比较。

if \lim_{x \to x_0}{f(x) \over g(x)} = 0,称f(x)是g(x)的==高阶无穷小==(f(x)快),记作f=o(g),所以==\lim_{x \to x_0}{o(g) \over g(x)}=0==

          = \infty,称f(x)是g(x)的低阶无穷小(f(x)慢)

          =C\not=0,称f(x)是g(x)的同阶无穷小(f(x)和g(x)的速度差不多)

          =1,称f(x)是g(x)的==等价无穷小==(f(x)和g(x)一样快)

等价无穷小\subset同阶无穷小

性质:

吸收律:吸收高阶,==保留低阶==。要求几个项都趋近于无穷小。

eg.x\to 0,x+x^2+x^3+x^4~x

高阶无穷小(o(x))运算法则

吸收律

o(x^2)+x(x^4)=o(x^2)

叠加律

o(x^n)*x^m=o(x^{m+n})

o(x^n)*o(x^m)=o(^{m+n})

归一律

o(x^n)=k*o(x^n)=o(k*x^n)\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ k\not=0

有界变量*无穷小=无穷小

无穷大

定义:负无穷和正无穷的统称

关系:

(1)无穷小和无穷大互为倒数

(2)无穷大\subset无界

比阶

同类比阶:x->\infty,m>n,x^m+x^n ~ x^mx^m >>_{(远远快于)} x^n

异类比阶:x \to \infty \ \ \ \ \ \ ln^\alpha x <<_{(远远小于)} x^\beta <<_{(远远小于)}a^x\ \ \ \ \ (\alpha>0,\beta>0,a>1)(远远小于)

     只与函数类型有关

==性质==

(1)划掉加减中的常数

(2)幂函数,保高幂数

(3)对指幂,均为无穷时,保右

极限定型

极限:未定式(0 \over 0\infty \over \infty0*\infty,\infty-\infty,1^\infty,0^0,\infty^0

   已定式:除以上7中未定式的极限,直接把点带入计算即可

求函数极限的方法

等价无穷小替换

替换定理:只能用于乘除的替换。

  若f~g,则lim f*h \to lim g*h \ \ \ \ \ \ lim \frac{f}{h} \to lim \frac{g}{h}

==常见等价无穷小==

x \to 0时:

sinx ~ x   arcsinx ~ x   tanx ~ x   arctanx ~ x

e^x-1 ~ x    ln(1+x) ~ x   (1+x)^\alpha-1 ~ \alpha x   1-cosx ~ \frac{1}{2}x^2   x-sinx~\frac{1}{6}x^3

ps: e^x-1 ~ x(a^x-1 ~ xlna):a^x=e^{lna^x}=e^{xlna}  so a^x-1 ~ xlna

极限四则运算

定理:

极限存在,limf=A,limg=B

lim(f+g)=A+B

lim(f-g)=A-B

lim(f * g)=A * B

lim\frac{f}{g}=\frac{A}{B}

==技巧==

乘除非零提前代

加减存在(极限)提前拆

洛必达法则

定理:

 1、lim_{x \to x_0}\frac{f(x)}{g(x)}为\frac{0}{0}或\frac{\infty}{\infty}型

 2、在x_0的某去心领域内,f(x),g(x)均可导且g'(x)\not = 0

  PS:f(x)在x_0有倒数不等于f(x)在x_0的去心领域内可导

 3、lim_{x \to x_0}\frac{f'(x)}{g'(x)}=A(或\infty)

则lim_{x \to x_0}\frac{f(x)}{g(x)}=A(或\infty)

使用:

可以用于等价替换,不用管是乘除还是加减

泰勒公式

f(x)在x_0处的n阶泰勒展开公式:

f(x)=f(x_0)+f'(x_0)(x-x_0)+\frac{f''(x_0)}{2!}(x-x_0)^2+……+\frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x-x_0)^n+o[(x-x_0)^n]

o[(x-x_0)^n]:皮亚诺余项(误差)

麦克劳林公式

即f(x)在x=0处展开的泰勒公式

f(x)=f(0)+f'(0)*x+\frac{f''(0)}{2!}*x^2+\frac{f'''(0)}{3!}*x^3+……+\frac{f^{(n)}(0)}{n!}*x^n+o(x^n)

eg.sinx=0+1*x+0*x^2-\frac{1}{3!}*x^3+o(x^3)=x-\frac{1}{3!}*x^3+o(x^3)

==常见麦克劳林公式==

有规律:

sinx=x-\frac{1}{3!}x^3+\frac{1}{5!}x^5-\frac{1}{7!}x^7+\frac{1}{9!}x^9+o(x^9)

e^x=1+x+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\frac{x^4}{4!}+\frac{x^5}{5!}+o(x^5)

ln(1+x)=x-\frac{x^2}{2}+\frac{x^3}{3}-\frac{x^4}{4}+\frac{x^5}{5}+o(x^5)

arctanx=x-\frac{x^3}{3}+\frac{x^5}{5}-\frac{x^7}{7}+o(x^7)

cosx=1-\frac{1}{2!}x^2+\frac{1}{4!}x^4-\frac{1}{6!}x^6+o(x^6)

(1+x)^\alpha=1+\alpha x+\frac{\alpha(\alpha -1)}{2!}x^2+\frac{\alpha(\alpha -1)(\alpha -2)}{3!}x^3+o(x^3)

没规律:

arcsinx=x+\frac{1}{6}x^3+o(x^3)

tanx=x+\frac{1}{3}x^3+o(x^3)

展开原则

A-B:

展开原则:相消不为0的最小展开

若A-B为无穷小,则将A-B用泰勒展化为等价无穷小

==常见:==

x-sinx ~ \frac{1}{6}x^3   x-arcsinx ~ -\frac{1}{6}x^3

x-tanx ~ -\frac{1}{3}x^3   x-arctanx ~ \frac{1}{3}x^3

x-ln(1+x) ~ \frac{1}{2}x^2   e^x - 1 ~ \frac{1}{2}x^2

\frac{A}{B}

展开原则:上下同阶

三个禁忌

\frac{0}{0},0*\infty,0^0,\infty^0中的0不能提前代

抓大头仅适用于\frac{\infty}{\infty}型且不能抓成0(抓大头:无穷大的性质)

1^{\infty}型中的1不能提前代

不定式解法

\frac{0}{0}

1、等价无穷小

2、泰勒展开

3、e^f-e^g=e^g(e^{f-g}-1)

\frac{\infty}{\infty}

1、洛必达

2、抓大头

0*\infty

1、乘化除

  \frac{\infty}{\frac{1}{0}} = \frac{\infty}{\infty}

  \frac{0}{\frac{1}{\infty}}=\frac{0}{0}

==2、等价无穷小替换==

3、函数增长速度(对指幂)

==4、lim_{x \to 0^+}xlnx = 0==

\infty - \infty

减化除:

1、分数通分

2、二次根式有理化(三次根式可用拉格朗日中值定理)

3、换元(t=\frac{1}{x}:倒代换 或 t=e^x:指数换元)

0^0、\infty^0

幂指函数:形如f(x)^{g(x)}(f(x)>0)

幂指化指公式:f^g=e^{glnf}

1、lim glnf=A

2、limf^g=lime^{glnf}=lim e^A

1^\infty

1、凑lim_{x \to 0}(1+x)^{\frac{1}{x}}=e

2、算limg(f-1),然后得limf^g=lime^{glnf}=lime^{gln(1+f-1)}=limx^{g(f-1)}

考试

单侧极限的情形:

1、分段函数:分段点左右两侧的解析式不同

2、arctan\infty-\infty和+\infty的极限不同要分开讨论,eg:lim_{x \to \infty}f(arctanx)\ \ \ lim_{x \to 0}f(arctan \frac{1}{x})

3、e^\infty-\infty和+\infty的极限不同要分开讨论,eg:lim_{x \to \infty}f(e^x)\ \ \ lim_{x\to0}f(x^{\frac{1}{x}})\ \ \ lim_{x \to \infty}f(e^{-x})

极限结果:

1、A(常数)

2、\infty

3、极限震荡不存在(sin\infty、cos\infty)

 sin\infty、cos\infty:有界变量;极限震荡不存在

4、左右极限不相等,极限不存在(lim_{x \to 0}\frac{|x|}{x})

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