在数学中,极限被定义为通过函数逼近给定的输入值的输出值。在微积分和数学分析中,该限制很重要,它用于描述积分,导数和连续性。它用于研究过程中,并且通常与功能的行为有关。假设您和您的朋友决定在某个地方见面。您是否必须使所有朋友都生活在同一个地方,并以相同的方式步行到此站点?不只是不时地。您所有的朋友都来自城镇或世界各地的一个地方聚会。假设我们有一个f(x)函数。值x是函数,其中变量x达到给定值,这意味着变量an被称为其极限。在此,“ a”是初始值。标记为
lim x ⇢ a f(x) = 1
左侧的点“ a”指示的预测函数值是该函数的左侧极限。叫做
lim x ⇢ -a f(x) = 1
右边的点“ a”指示的预测函数值是该函数的右边界。叫做
lim x ⇢ +a f(x) = 1
极限定义
让我们考虑一个实值函数“ f”和实数“ c”,通常将极限定义为
lim x ⇢ p f(x) = 1
读作“ x的极限f,x接近p等于L”。 “ lim”表示极限,右箭头描述了函数f(x)随着x接近p而接近极限L的事实。
极限的性质
- lim x⇢a k = k,其中k是一个常数
- lim x⇢a x = a的值
- lim x⇢a bx + c = ba + c的值
- lim x⇢a x n = a n如果n是一个正整数。
- lim x⇢+0 1 / x r = +∞的值
- lim x⇢-0 1 / x r =-∞(如果r为奇数)
- lim x⇢-0 1 / x r = +∞,如果r是偶数
极限代数
令m和n为两个函数,使它们的极限
存在lim x⇢a m(x)和lim x⇢a n(x)。
- 两个函数之和的极限是这些函数的极限之和。
lim x ⇢ a [m(x) + n(x)] = lim x ⇢ a m(x) + lim x ⇢ a n(x)
- 两个功能的差异的极限是功能的界限之间的差异。
lim x ⇢ a [m(x) – n(x)] = lim x ⇢ a m(x) – lim x ⇢ a n(x)
- 两个功能的乘积的极限是功能的极限的乘积。
lim x ⇢ a [m(x) × n(x)] = lim x ⇢ a m(x) × lim x ⇢ a n(x)
- 两个函数的商的极限就是函数的极限的商。
lim x ⇢ a [m(x) ÷ n(x)] = lim x ⇢ a m(x) ÷ lim x ⇢ a n(x)
- 具有常数n(x)=α的函数m(x)的乘积极限是α乘以m(x)的极限。
lim x ⇢ a [α.m(x)] = α.lim x ⇢ a m(x)
多项式函数的极限
考虑多项式函数,f(x)= a 0 + a 1 x + a 2 x 2 +…+ a n x n 。在这里,a 0 ,a 1 ,…,a n都是常数。在任何点x = a上,此多项式函数的极限为
lim x ⇢ a f(x) = lim x ⇢ a [a0 + a1x + a2x2 + . . . + anxn] = lim x ⇢ a a0 + a1lim x ⇢ a x + a2lim x ⇢ a x2 + . . . + anlim x ⇢ a xn
or,
lim x ⇢ a a0 + a1x + a2x2 + . . . + anxn = f(a)
有理函数的极限
类型为m(x)/ n(x)的任何有理函数(其中n(x)≠0且m(x)和n(x)是多项式函数)的极限为:
lim x ⇢ a [m(x)/n(x)] = lim x ⇢ a m(x)/lim x ⇢ a n(x) = m(a)/m(b)
找到有理函数极限的第一步是检查是否在某些时候将其简化为0/0的形式。如果是这样,那么我们需要进行一些调整,以便可以计算限制的值。这可以通过取消使限制为0/0形式的因数来完成。假设一个函数f(X)=(X 2 + 4X + 4)/(X 2 – 4)。取x = −2的极限,该函数的形式为0/0,
lim x ⇢ -2 f(x) = lim x ⇢ 0 [(x2 + 4x + 4)]
= lim x ⇢ -2 [( x + 2)2/(x – 2)( x – 2)]
= lim x ⇢ -2 [(x – 2)/(x – 2)]
= 0/-3 ( ≠ 0/0 ) = 0
应用L –医院规则
对有理函数的分子和分母进行微分,直到极限的值不为0/0的形式。假设一个函数f(x)= sin x / x。取x = 0的极限,该函数的形式为0/0。以sin x和x相对于x的微分为极限,lim x⇢0 sin x / x减小为lim x⇢0 cos x / 1 = 1(cos 0 = 1)
解决的例子
问题1:lim x⇢6 x / 3
解决方案:
This can be easily done using the substitution method lim x ⇢ 6 x/3 = 6/3 = 2
问题2:lim x⇢2 x 2 – 4 / x 2 – 2
解决方案:
x2 – 4 can factorized in (x2 – 22) = ( x – 2 )( x – 2 )
= lim x ⇢ 2 x2 – 4/x2 – 2
= lim x ⇢ 2 (x- 2)(x – 2)/x – 2 = lim x ⇢ 2 x + 2/1
= 4/1
= 4
问题3:lim x⇢1/ 2 2x – 1 / 4x 2 – 1
解决方案:
4x2 – 1 can be factorized in a (2x2) – (12) = (2x + 1) (2x – 1)
Then,
= lim x ⇢ 1/2 2x – 1/4x2 – 1
= lim x ⇢ 1/2 2x- 1/(2x – 1) (2x + 1)
= lim x ⇢ 1/ 2 1/(2x + 1)
= 1/2 × (1/2) + 1
= 1/2