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文档简介

第1章函数、极限与连续1.2

函数的极限1.2.1函数的极限1.2.2左极限与右极限1.2.3无穷小量与无穷大量1.2.4极限的性质本节小结1.2.1函数的极限我们先从图形上观察一个具体的函数对应的函数f(x)的值无限接近于确定的常数0(如图)当

x无限增大时,先给出几个符号表示:

由前面的观察可知称0是当时,函数的极限,记作:

拓展自变量趋于无穷大时函数的极限的数学定义定义2

设函数f(x)当|x|

大于某一正数时有定义.如果存在常数A,对于任意给定的正数

(不论它多么小),总存在正数X

,不等式|x|>X

时,对应的函数值f(x)都满足不等式|f(x)–A|<

,那么常数A

就叫做函数f(x)当x

时的极限,记作或f(x)

A(当x

).使得当x

满足定义2可简单在表达为:

>0,X>0,当|x|>X

时,有|f(x)–A|<.

类似地可定义:

>0,X>0,当x<–

X

时,有|f(x)–A|<.

>0,X>0,当x>X

时,有|f(x)–A|<

.无穷远处函数极限的几何解释yxX-XA+A-O

不存在!

问结论yx

观察下图可知1.2.1函数的极限2.数列的极限战国时代庄周极限思想

把圆周分成三等分、六等分、十二等分、二十四等分、···,这样继续分割下去,所得多边形的面积就无限接近于圆的面积.

三国时刘徽“割圆术”思想2.数列的极限

记为

例2观察下列数列的变化趋势,写出它们的极限.解

通过下表列出的有限项,分析以后各项随n增大而

n12345

…⟶∞1

……

0………跳跃…表1由(5)、(6)可以看出:并不是所有的数列都有极限.

数学定义设{xn}为一数列,如果存在常数a,对于任意给定的正数

(不论它多么小),总存在正整数N

,使得当n>N

时,不等式|xn–a|<

都成立,那么就称常数a

是数列{xn}的极限,或称数列{xn}

收敛于

a,记为或xn

a(n),否则称数列{xn}

发散.

>0,正整数N,当n>N时,有|xn–a|<.的几何解释设数列为整标函数由前面的讨论知,

>0,正整数N,当n>N时,有|xn–1|<,即1

-

<xn<1

+,所以,当n>N时,点(n,xn)都在直线y=1

-

与y=1

+

之间.例如,=0.6=0.4=0.2=0.1=0.051.2.1函数的极限

意思是|

x-x0|→0,但x≠x0,

表示动点x无限接近于点x0,但永远不等于x0的过程,如图.

定义5’

设函数f(x)在点x0

的某一去心邻域内有定义.如果存在常数A,对于任意给定的正数

(不论它多么小),总存在正数

,使得当x

满足不等式0

<|x–x0|<

时,对应的函数值f(x)都满足不等式|f(x)–A|<

,那么常数A

就叫做函数f(x)当x

x0

时的极限,记作或f(x)

A(当x

x0).注意定义中的0

<|x–x0|<

表示x

x0

,也即x

x0

时函数f(x)有没有极限,与f(x)在点x0

是否有定义没有关系.

>0,

>0,当0

<|x–x0|<

时,有|f(x)–A|<.

的几何解释A–

A+

Ax0x–

x+

y=f(x)xyO当x无限趋近于定值x0时,有两个方向,为此给出下面的记号:当x从x0的左侧趋近于x0时,记为x→x0-;当x从x0的右侧趋近于x0时,记为x→x0+;x→x0-,x→x0+此时x>x0

且趋近于x0此时x<x0

且趋近于x0左极限与右极限

左、右极限统称为函数的单侧极限.

x0的左、右极限都存在且相等.即

解1.2.3无穷小量与无穷大量

二者的共同点是什么?

观察思考

在自变量的某种变化趋势

1.无穷小量

简称无穷小.定义7若函数f(x)在x的某种变化趋势下以0为极例如,1.无穷小量是一个变量,是以0为极限的函数,不能2.零是可以作为无穷小量的唯一的常数.是无穷小量时,一定要指明自变量的变化趋势.说明把它与绝对值很小的常数或负无穷大混为一谈.3.不能笼统地说某个函数是无穷小量,说某个函数

2.函数极限与无穷小的关系一般地,函数、函数极限与无穷小三者之间有如下关系:定理

具有极限的函数等于它的极限与一个无穷小之和;反之,如果函数可以表示为常数与无穷小之和,那么该常数就是这个常数的极限.即

说明这里的

性质1有限个无穷小(自变量同一变化趋势下)3.无穷小的性质性质2有界函数与无穷小的乘积仍然是无穷小量.性质3有限个无穷小量(自变量同一变化趋势下)之积为无穷小量.推论常数与无穷小量之积为无穷小量.的代数和仍然是无穷小量.

解

因为

由性质2有界函数与无穷小的乘积仍然是无穷小可知

在自变量的某种变化趋势下,

二者的共同点是什么?

观察思考

4.无穷大量

简称无穷大.趋势下的无穷大量,limf(x)=∞.记作定义8若函数f(x)的绝对值在x的某种1.无穷大量不是一个很大的数,它是一个变化的量.说明:2.函数在变化过程中绝对值越来越大且可以无限增大时,才能称为无穷大量.值可以无限增大但不是越来越大(因为函数图像与x轴的

交点无数,这些点的函数值等于0),所以不是无穷大量.3.说一个函数是无穷大量时,必须同时指明

4.我们借用极限的符号来表示无穷大,但事实上无穷大量的极限不存在.简言之,极限为无穷的变量叫做无穷大量.

定义

有时无穷大量具有确定的符号.例如,

或负无穷大,分别记为limf(x)=+∞,

5.无穷大于无穷小的关系定理2在自变量的相同变化趋势下,若,则反之,设若,则说明这里的

解

根据无穷大量与无穷小量的关系可知:

解

根据无穷大量与无穷小量的关系可知:

1.2.4.函数极限的性质

性质1(唯一性)若,则性质2(局部有界性)若,

例如

24性质3(局部保号性)若

例如由函数的图像,在内y不都大于0.但故在1的某个邻域内,如,恒有性质3(局部保号性)若

性质3(局部保号性)的推论

且

.性质4(夹逼准则)若在x0的某一个去心邻域内,有,则,且.如右图所示函数的极限函数的极限无

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