Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Математический анализ в задачах и упражнениях

..pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
1.75 Mб
Скачать

но, что из соотношения f x g x при

x a следует равен-

ство

lim h x f x lim h x g x или оба эти предела не суще-

 

x a

x a

 

ствуют. Таким образом, при вычислении предела произведения f x g x один из сомножителей f x или g x (или оба) в

этом произведении можно заменить эквивалентной функцией. Пользуясь этим свойством, решение предыдущего примера записываем короче:

lim

ex e x

= lim

e2 x 1

= lim

2x

2 .

sin x

ex sin x

1 x

x 0

x 0

x 0

 

Здесь мы применили известные эквивалентности при x 0 : e2 x 1 2x, sin x x, ex 1.

Пример 19. Найти lim

2 2cos 2x sin2 2x

;

 

0

 

 

x

4

 

0

.

 

x 0

 

 

 

 

 

Решение. В силу эквивалентности 1 cos x

 

x2

 

при x 0

2

 

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

2 2cos 2x sin2 2x

lim

1 2cos 2x cos2 2x

 

x4

 

 

x4

x 0

 

x 0

 

 

 

 

lim

1 cos 2x 2

lim

4x4 4.

 

 

x 0

x4

 

 

x 0

x4

 

Внимание! Одна из самых распространенных ошибок при вычислении предела некоторого выражения заключается в замене функции, не являющейся множителем всего этого выражения, на эквивалентную функцию (чаще всего такая ошибочная замена делается в отдельном слагаемом алгебраической суммы). Если, например, в последнем примере заменить функцию

y 2 2cos 2x эквивалентной при x 0 функцией 4x2 и функцию y sin2 2x эквивалентной функцией 4x2 , то получим

lim

4x2

4x2

0

, что не совпадает с ранее полученным верным

 

x4

x 0

 

 

 

результатом, т.е. является неверным решением.

11

elib.pstu.ru

В заключение скажем несколько слов о поиске предельных значений степенно-показательных выражений. При нахождении

пределов вида limu x v x C можно воспользоваться следую-

 

x a

 

щим общим подходом:

 

1) если существуют конечные пределы limu x A, A 0,

 

 

x a

lim v x B,

то C AB ;

 

x a

 

 

2) если

limu x A 1,

lim v x , то вопрос о нахож-

 

x a

x a

дении предела решается непосредственно исходя из свойств по-

казательной функции (в частности, если

 

A > 1, а lim v

x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

a

 

то limu x v x ; если A 1,

lim v x

, то limu x v x 0

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

x

a

 

и т.д.);

 

 

 

 

 

limu x 1

 

 

 

lim v x

,

 

 

 

 

3)

 

 

:

если

 

 

и

 

 

то,

полагая

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

a

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x 1 x , где x 0 при x a, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

x v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

u x

 

1 v x

 

 

 

 

 

 

C lim

1

x x

 

ex a

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

00

 

: limu x 0 , lim v x 0 , u x 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

0 :

limu x

, lim v

x 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неопределенности типа 4 и 5 приводятся к неопределен-

ности

типа

3

следующим образом.

 

Положим

 

 

u x ev x ,

v x ln u x .

Очевидно, limu x 1

 

и lim v x

. Кро-

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

ме того,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x v x ev x ln u x

eln u x v x u x v x .

 

 

Пример 20. Найти lim cos x

 

1

; 1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

elib.pstu.ru

Решение. Имеем

lim

u x 1

v x lim cos x 1

1

 

 

sin2

x

x 0

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

lim

2sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

2 x

 

 

2 x

2

 

x 0

 

 

 

2

4sin

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

lim cos x

 

e 2 .

 

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

elib.pstu.ru

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ К ТЕМЕ 1

 

Задание 1. Доказать,

1.1.

a

 

 

3n 2

,

a 3

n

2n 1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1.2.

a

n

4n 1

,

a 2

 

 

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.

a

n

7n 4

,

a 7

 

 

 

2n 1

 

2

 

 

 

 

 

1.4.

a

n

2n 5

,

a 2

 

 

 

3n 1

 

3

 

 

 

 

 

1.5.an 7n 1, a 7 n 1

1.6.an 4n2 1 , a 4 3n2 2 3

1.7.

a

 

 

9 n2

,

 

a

1

1

 

2n2

 

2

 

n

 

 

 

 

 

 

1.8.

a

4n 3 ,

 

 

a 2

 

 

n

 

 

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9.

a

 

 

1 2n2

,

a

1

 

2 4n2

2

 

n

 

 

 

 

 

 

1.10. a

 

 

5n

,

 

 

a 5

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.11. a

n

 

 

n 1

,

 

a

1

1 2n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1.12. a

n

 

2n 1

,

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n 5

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.13. a

n

 

1 2n2

, a 2

 

n2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что lim an a (указать N ).

1.14. an 3n2 2 , a 3 2 n

1.15.

a

 

n

 

,

 

a 1

 

 

 

 

 

 

n

 

3n 1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1.16.

a

 

3n3

 

, a 3

 

n3

1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

1.17.

a

4 2n ,

 

a 2

 

n

 

1 3n

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1.18.

a

5n 15 ,

a 5

 

n

 

6 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.19.

a

 

3 n2

,

a

1

1 2n2

2

 

n

 

 

 

1.20.

a

 

2n 1

,

 

a 2

 

 

 

n

 

2 3n

 

3

 

 

 

 

1.21.

a

3n 1,

 

a 3

 

 

n

 

5n 1

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

1.22.

a

4n 3 ,

 

a 2

 

 

n

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.23.

a

 

1 2n2

,

a

1

2 4n2

2

 

n

 

 

 

1.24.

a

 

5n 1

,

a 1

 

 

 

 

n

 

10n 3

 

2

 

 

 

 

 

 

1.25.

a

2 2n ,

 

a 1

 

n

 

3 4n

 

2

 

 

 

 

1.26.

a

23 4n ,

a 4

 

 

n

 

2 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

elib.pstu.ru

1.27. an

 

1 3n ,

a 3

1.29. a

n

 

3n2 2

,

a 3

 

 

6 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4n2 1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1.28. an

 

2n 3

,

 

a 2

 

 

 

 

1.30. a

 

 

2 3n2

 

,

a 3

n 5

 

 

 

 

 

n

4 5n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

Задание 2. Вычислить пределы числовых последователь-

ностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. lim

3 n 2

3 n 2

2.11. lim

2 n 1 3 n 2 3

 

3 n 2 3 n 2

 

n2 2n 3

 

 

 

 

 

 

2.2. lim

3 n

4

 

2 n

4

 

2.12. lim

 

n 1 3 n 2 3

1 n

4

1 n

4

 

n 4 3 n 5 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 3 3 n 4 3

2.3. lim

3 n 4 2 n 4

2.13. lim

 

1 n 3

1 n 3

 

n 3 4 n 4 4

 

 

 

 

2.4. lim

1 n 4 1 n 4

 

 

 

2.14. lim

 

n 1 4 n 1 4

1 n 3

1 n 3

 

 

 

 

n 1 3 n 1 3

 

 

 

 

2.5. lim

6 n 2

6 n 2

2.15. lim

 

 

8n3 2n

 

 

n 1 4 n 1 4

6 n 2

 

1 n 2

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

n 6 3 n 1 3

2.6. lim

n 1

n 1

 

 

 

2.16. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 3 2

n 4 2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 3 3 n 5 3

 

 

1 2n 3 8n5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7. lim

 

 

 

 

 

2.17. lim

3n 1 3

2n 3 3

1 2n 2

4n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 10 2 3n 1 2

 

2.8. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

2.18. lim

 

n 6 3

 

n 1 3

n 3

3

n 3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 1 3 3n 2 3

 

 

 

3 n

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.9. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.19. lim 2n 3 3

n 7 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

2

n 1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 7 3

 

n 2 3

2.10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.20. lim

 

 

 

lim n 1 2 n 1 2 n 2 3

 

 

 

.

 

3n 2 2

4n 1 2

 

 

4 n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

elib.pstu.ru

2.21.

lim

2n 1 3 2n 3 3

2.26.

lim

n 1 3

n 1 3

 

 

2n 1 2 2n 3 2

n 1 2 n 1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

2.22.

lim

n 1 4

n 1 4

2.27.

lim

n 2 3

n 2 3

n 1 3

n 1 3

n4 2n2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

2.23.

lim

n 2 4

n 2 4

2.28.

lim

n 1 3

n 1 3

 

 

n 5 2

n 5 2

 

 

n3 3n

 

 

 

 

n

3

n 1

3

 

 

2.29.

lim

n 1 3

n 1 3

 

 

2.24.

 

 

 

 

 

n3 1

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 4

n4

 

 

2

2.30.

lim

n 2

2

n 2

 

 

n 1 3

n 1 3

 

 

 

2.25.

lim

n 3 2

 

 

n 1 2

n 1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3. Вычислить пределы числовых последователь-

ностей.

3.1. lim

 

 

n 3 5n2 4 9n8 1

 

 

n

n

7 n n2

3.2. lim

 

 

n 1

n2 1

 

3

3n2 3 4 n5 1

3.3. lim

 

 

n3 1

n 1

 

3

n3 1

n 1

 

3.4. lim

 

3 n2 1 7n3

 

4

n12 n 1 n

3.5. lim

 

 

3n 1 3

125n3 n

 

 

 

5 n

n

 

 

 

 

3.6. lim

 

n5 n 3 27n6 n2

 

 

n 4 n

9 n2

3.7.

lim

 

n 2

n2 2

 

4 4n4 1 3 n4 1

3.8.

lim

 

n4

2

n 2

 

4 n4 2

n 2

 

 

3.9.

lim

6n3

 

n5

1

 

 

4n6 3 n

 

 

 

3.10. lim

5n 2 3 8n3 1

 

 

4 n 7 n

 

 

 

 

3.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

n 4 3n 1 81n4 n2 1

n 3

n

5 n n2

3.12. lim

n 3

n2 3

 

3 n5 4 4 n4 1

16

elib.pstu.ru

3.13. lim

n5 3

n 3

 

5 n5 3

n 3

 

3.14. lim

3 n 9n2

 

3n 4 9n8

1

3.15. lim

4n 1 3 27n3 4

 

4 n 3 n5 n

 

3.16. lim

n 3 7n 4 81n5 1

 

n 4 n

n2 5

3.17. lim

3 n3 7 3 n2 4

 

4 n5 5

n

 

3.18. lim

n6 4

n 4

 

6 n6 6

n 6

 

3.19. lim

4n2 4 n3

 

3 n6 n3 1 5n

3.20. lim

n 3 3

8n3 3

 

4 n 4 5 n5 5

 

3.21. lim

n 4 11n

25n4 81

n 7 n

n2 n 1

 

3

n2

 

n2

5

3.22. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 n7

 

n

1

 

 

 

 

3.23.

lim

 

n7

5

n 5

 

n7 5

n 5

 

7

3.24. lim

 

3 n2 2 5n2

 

n

n4 n 1

 

 

 

 

n 2 3

n3 2

3.25.lim 7 n 2 5 n5 2

3.26.lim n 71n 3 64n6 9

n 3 n 11 n2

3.27.

lim

 

n 6

n2 5

3 n3 3

4 n3 1

 

 

3.28.

lim

 

n8

6

n 6

 

8 n8 6

n 6

 

 

3.29.

lim

n2

n3

1

3 n6 2

n

 

 

3.30. lim

 

n 1 3

n3 1

 

4

n 1

5

n5 1

 

 

Задание 4. Вычислить пределы числовых последователь-

ностей.

 

1

4.1. lim n

n2 1 n2

4.2. lim n 3 n3 5 n

n

4.3. lim

n5

8 n n n2 5

 

n

 

 

 

 

17

elib.pstu.ru

4.4. lim n 3

4 n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5. lim n

n n 2 n2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

n2 3n 2 n

 

 

 

 

 

 

 

4.6. lim

 

n

 

9

 

 

 

4.7.

lim

n

 

1 n

 

4

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.8.

lim

 

n n 2

 

n2 2n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.9.

lim

 

n 2 n 1

n 1 n 3

 

 

 

 

n

 

1 n

 

2

 

 

( n

 

 

2

4.10. lim

 

 

 

 

1 n

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.11.lim n2 n n4 1 n5 8

4.12.lim n 3 5 8n3 2n

4.13.lim n2 3 5 n3 3 3 n3

4.14.

lim

 

3

n 2

2

 

3

n 3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.15. lim

 

n 1 3 n n 1 n 3

 

n

 

n

 

 

 

 

 

4.16. lim

 

n 2

n 3

4.17. lim

n2 3n 2 n2

3

4.18. lim(

n(n 5) n)

 

4.19. lim

 

n3 8 n3

2

n3 1

4.20. lim

n

n n 1

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

elib.pstu.ru

4.21. lim

 

n n5

9

 

n4 1 n2 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n5

1 n2

1 n n

n4 1

4.22. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n3

1 n2

3

 

 

 

n

 

n4 2

 

4.23. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.24. lim n

3

3

n

2

n

6

 

4

 

3

n

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

4.25. lim n

 

 

 

 

 

 

 

n4 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.26. lim

n

n

n n 1 n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.27. lim

3 n 3 n2 3 n n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.28. lim

 

 

n 2

n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 4

 

 

 

 

 

 

 

 

n4

1 n2

1 n6 1

 

 

 

 

4.29. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.30. lim

 

n n 1 n 2

 

 

n3 3

Задание 5. Вычислить пределы числовых последователь-

ностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

5.1. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

2

n

2

 

n

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.lim 2n 1 ! 2n 2 !

2n 3 !

5.3.lim 1 3 5 7 2n 1 2n 1

n 1 2

19

elib.pstu.ru

5.4. lim

1 2 3 n

 

 

 

9n4 1

 

5.5. lim

2n 1 3n 1

 

 

2n 3n

 

5.6. lim

1 3 5 2n 1

 

 

 

1 2 3 n

 

 

 

 

5.7. lim

n 4 ! n 2 !

 

 

n 3 !

 

5.8. lim

1 4 7 3n 2

 

 

 

5n4 n 1

 

 

 

 

5.9. lim

3n 1 ! 3n 1 !

 

 

3n ! n 1

 

 

 

1 3 5 2n 1

 

5.10. lim

 

 

 

 

n

n 3

 

 

 

5.11. lim 2n 5n 1 2n 1 5n 2

1 1 12 1n

5.12. lim 3 3 3 1 15 512 51n

5.13. lim

3n 2n

 

 

 

 

3

n 1

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.14. lim

1 3

4n 3 4n 1

 

n2 1 n2 n 1

 

 

 

 

5.15. lim

1

2

2n 1 2n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

5.16. lim

 

3 n3 5 3n4 2

1

3

5 2n 1

 

20

elib.pstu.ru

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]