四则运算 摘要:极限理论在高等数学中占有
作者:admin 发布时间:2023-10-06 06:31:51 分类:指南 浏览:53
摘 要: 极限理论在高等数学中占有重要的地位,它是建立许多数学概念(如函数的连续性、导数、定积分等)的必不可少的工具。因此,极限运算是高等数学课程中基本运算之一。每一个极限运算都有它适合的方法。一部分极限运算要使用极限的四则运算法则。使用极限的四则运算法则时,应注意它们的条件,当每个函数的极限都存在时,才可使用和、差、积的极限法则;当分子、分母的极限都存在,且分母的极限不为零时,才可使用商的极限法则。为了简化极限的运算,我们往往需要对函数作代数或三角的恒等变形。
关键词: 高等数学 极限运算 极限的四则运算法则
极限理论在高等数学中占有重要的地位,它是建立许多数学概念(如函数的连续性、导数、定积分等)的必不可少的工具。因此,极限的求法是高等数学课程中基本运算之一。针对每一个极限运算都有其适合的方法。而一部分极限运算需要使用极限的四则运算法则。
极限的四则运算法则为:设f(x)=A,g(x)=B,A、B为有限常数,则:
(1)[f(x)±g(x)]=f(x)±g(x)=A±B;
(2)f(x)g(x)=f(x)g(x)=AB;
(3)==(B≠0)。
以上四则运算法则对于自变量x的其它变化趋势也同样适用。
使用极限的四则运算法则时,我们应注意它们的条件,即当每个函数的极限都存在时,才可使用和、差、积的极限法则;当分子、分母的极限都存在,且分母的极限不为零时,才可使用商的极限法则。
为了使用极限的四则运算法则,我们往往需要对函数作代数或三角的恒等变形。例如:(1)当分子、分母的极限都是零时,有时可通过因式分解或有理化分子(或分母)消去分子、分母中极限为零的因式;(2)当分子、分母的极限都是无穷大时,分子、分母有时可同除以x(或n)的最高次幂;(3)作适当的变量代换;(4)利用三角公式变形,等等。
下面通过例题来展示以上情形。
例1:求极限。
解:由于(-)=0,故不能直接使用商的极限运算法则。因此需把分子、分母分别有理化,得:
2:求极限。
解:当x0时,arcsinx0,故不能直接用商的极限运算法则。因为当x0时,3tanx0,令t=3tanx,利用ln(1+t)~t(t0时),于是有ln(1+3tanx)~3tanx~3x。类似的,arcsinx~x,所以:
例3:求极限。
解:当n∞时,分子、分母的极限都是无穷大(极限不存在),故不能直接用商的极限运算法则。分子提取出因式3,分母提取出因式3,得:
注意,这里用到一个重要的结论:当|q|<1时,q=0。
例4:求极限(-)。
解:由于=∞,故不能用差的极限运算法则。有理化后,得:
例5:求极限(-)。
解:由于=∞,故不能用差的极限运算法则。这时可先通分。
例6:求极限(×××…×)。
解:当n∞时,乘积的项数在无限增多,故不能用积的极限运算法则。因为+++…+=,所以:
例7:求极限(sin-sin)。
解:当x+∞时,sin及sin的极限都不存在,故不能用差的极限运算法则。利用和差化积的公式:sinα-sinβ=2sincos,得:
(sin-sin)
=2sincos
由于cos不存在,故不能用积的极限运算法则。但是,当x+∞时,
sin=sin=sinsin0=0,它是无穷小,而cos是有界函数(因|cos|≤1),
依照无穷小的性质(有界函数与无穷小的乘积仍然是无穷小),当x+∞时,sincos是无穷小,所以:
(sin-sin)=0
以上七个例题,很好地说明了使用极限的四则运算法则时,应注意它们的条件,即当每个函数的极限都存在时,才可使用和、差、积的极限法则;当分子、分母的极限都存在,且分母的极限不为零时,才可使用商的极限法则。为了简化极限的运算,往往需要对函数作代数或三角的恒等变形。
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