Ч 3 Матанализ интернет-материалы
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Преобразуем подкоренные выражения, выделив |
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Вычислите предел числовой последовательности |
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РЕШЕНИЕ: |
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В этом примере мы имеем дело с неопределен- |
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ностью типа ( ) , |
т.к. n2 и |
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Эту неопределенность можно устранить или превра- |
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тить в неопределенность типа |
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, вынося за скобку |
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старшую степень или домножая на сопряженное. |
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Способ 1: |
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Выражение в скобках стремится к единице, а n2 . Отсюда следует, что
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n |
4 |
n |
2 |
n |
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n |
2 |
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n |
3 |
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lim |
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lim |
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lim n2 |
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2 |
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2 |
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n |
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n2 |
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n2 |
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Вычислите предел lim |
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cos(n2 ) |
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|
n 1 |
|
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РЕШЕНИЕ: |
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n |
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Последовательность |
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cos(n2 ) |
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есть |
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произведение |
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13 |
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|
|
n 1 |
|
|
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|
|
|
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|
|
|
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0 |
|||||||||||
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cos(n |
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) |
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1 |
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|||||||||||||||||||||
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2 |
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||||||||||||||||||||||||
|
двух |
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|
последовательностей |
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и |
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, |
из |
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|
|
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|
|
n 1 |
|
|
||||||||
|
которых |
|
|
первая |
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|
|
ограниченная, |
|
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|
|
|
а |
|
|
вторая |
|
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cos(n2 ) |
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|||||||||
|
бесконечно малая. Следовательно, |
|
lim |
|
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0 . |
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n |
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n 1 |
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|||||||||||
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10n 5n 1 |
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Вычислите предел lim |
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7n 5n |
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РЕШЕНИЕ: |
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n 1 |
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10 |
5 |
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lim |
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7 |
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n |
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n |
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5 |
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n |
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5 |
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n 7 |
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n |
7 |
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14 |
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7n |
1 |
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7 |
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10 |
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|
n |
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|
|||||||
|
Последовательность |
|
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|
|
- |
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|
бесконечно большая, |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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7 |
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1. Следовательно, lim |
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10 n |
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n |
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Вычислите предел lim |
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(n 1)! n! |
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РЕШЕНИЕ: |
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n (n 2)! (n 3)! |
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15 |
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0 |
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В этом примере мы опять имеем дело с |
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неопределенностью |
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93
Расписываем факториалы по формуле n! 1 2 3 ... n
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(n 1)! n! |
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lim |
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n (n 2)! (n 3)!
lim |
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1 2 3 ... n (n 1) 1 2 3 ... n |
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2) 1 2 3 ... (n 2) (n 3) |
||||||
n 1 2 3 ... (n 1) (n |
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lim |
1 2 3 ... n (n 1 1) |
lim |
n! (n 2) |
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n 1 2 3 ... (n 2) (1 n 3) |
n (n 2)! (n 4) |
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lim |
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n 2 |
|
0. |
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n (n 1) (n 2) (n 4)
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Вычислите предел числовой последовательности |
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lim |
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n! n 2 ! |
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. |
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n 1 ! n 2 |
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РЕШЕНИЕ: |
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n! n |
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2 ! |
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n |
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n 2 |
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lim |
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lim |
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n! 1 |
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1 |
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n 2 |
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! n |
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2 |
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n |
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1 ! |
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1 ! |
1 n |
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n 1 |
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lim |
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n 1 n2 3n 2 |
lim |
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n3 3n2 |
3n |
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1. |
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n 1 n3 3n2 2n |
n n3 3n2 2n 1 |
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Вычислите предел числовой последовательности |
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2 4 ... 2n |
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n 3 |
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РЕШЕНИЕ: |
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Числитель дроби представляет собой сумму n |
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первых членов арифметической прогрессии, которая |
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17 |
равна |
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-2 |
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Sn |
a1 an |
n |
2 2n |
n 1 n n, поэтому |
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2 4 ... 2n |
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(1 n)n |
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n 3 |
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n 3 |
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lim |
2n |
2. |
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n n 3 |
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Вычислите предел lim |
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n |
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РЕШЕНИЕ: |
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n |
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n n |
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n 1 1 |
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1 |
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1 |
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n |
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1 |
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n 1 |
n 1 |
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18 |
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1 |
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n 1 |
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n 1 |
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1 |
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1 |
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1 |
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n 1 |
n 1 |
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Тогда |
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n |
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1 n 1 |
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1 |
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e . |
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lim |
1 |
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lim |
1 |
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lim |
1 |
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n |
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n 1 |
n 1 |
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|
n |
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n |
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n |
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Вычислите предел числовой последовательности |
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4n2 4n 1 1 2n |
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lim |
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2 |
2n |
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n 4n |
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3 |
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РЕШЕНИЕ: |
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4n2 4n 1 1 2n |
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выделим единицу |
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lim |
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2 |
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2n |
3 |
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в основании степени |
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n 4n |
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2n 4 |
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1 2n |
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lim |
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4n |
2 |
2n 3 |
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2n 4 |
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4n2 2n 3 |
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2n 4 |
1 2n |
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2n 4 |
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4n2 2n 3 |
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lim |
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4n |
2 |
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2n |
3 |
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n |
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1 |
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2n 4 |
1 2n |
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2n 4 |
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4n2 2n 3 |
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e |
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lim |
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2n 4 |
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n |
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4n |
2n 3 |
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по известному пределу последовательности |
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основание степени равно числу e |
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2n 4 |
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1 2n |
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lime4n2 2n 3 |
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n |
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ниже будет доказано, что в силу свойств |
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функции ex (непрерывность функции) |
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это выражение можно записать в виде |
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e |
lim |
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2n 4 |
1 2n |
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e |
1 |
. |
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n 4n2 2n 3 |
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n 1 n 2 |
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Вычислите предел lim |
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РЕШЕНИЕ: |
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n n 2 |
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n 2 |
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n |
2 |
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n 1 |
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( n 2 ) |
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n 2 |
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lim |
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lim |
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n 2 |
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n |
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n |
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n 2 |
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1 |
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(n 2) |
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lim |
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e . |
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n |
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n 2 |
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20 |
Таким образом, в последовательности |
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( n 2 ) |
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n2 |
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1 |
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n 2 |
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основание стремится к e, а |
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n 2 |
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n |
2 |
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последовательность |
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расходится и |
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n 2 |
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0 |
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n2 |
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при n . Таким образом, получаем |
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n 2 |
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n 1 |
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n 2 |
e |
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0 . |
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lim |
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n n 2 |
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4.2. ПРЕДЕЛ ФУНКЦИИ |
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№ |
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Задание |
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Ответ |
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Докажите, что |
lim |
15x2 2x 1 |
8 |
(найдите ). |
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РЕШЕНИЕ: |
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x 1/ 3 |
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x 1/ 3 |
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По определению предела функции: |
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А lim f x |
0 |
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0 x |
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x a |
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0 |
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x a |
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f x А |
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f x А |
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15x2 2x 1 |
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15x 3 8 |
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8 |
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21 |
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= |
. |
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5 |
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15x 5 |
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15 |
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x 1/ 3 |
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1). Возьмем произвольное 0.
2). Положим = . 15
3). Возьмем x X . Тогда если 0 x a , то
0 x a f x À , что и требовалось
доказать.
96
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3 |
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x 2 |
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Вычислите предел lim |
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x |
. |
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3 |
9 |
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x 0 |
x |
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2 |
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22 |
РЕШЕНИЕ: |
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1 |
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3 |
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3 |
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4 |
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4 |
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x 2 |
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lim |
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x |
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. |
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3 |
9 |
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x 0 x |
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9 |
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3 |
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x3 4x2 3x 18 |
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Вычислите предел lim |
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. |
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x3 5x2 |
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x 3 |
3x 9 |
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РЕШЕНИЕ: |
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x3 |
4x2 3x 18 |
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0 |
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lim |
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5x2 |
3x 9 |
0 |
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x 3 x3 |
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Так как число 3 является корнем числителя и |
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знаменателя, поделим числитель и знаменатель на |
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x 3. |
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x3 4x2 3x 18 |
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x 3 |
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x3 3x2 |
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x2 x 6 |
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x2 3x |
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x2 3x |
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6x 18 |
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5 |
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23 |
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6x 18 |
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4 |
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0 |
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x3 5x2 3x 9 |
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x 3 |
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x3 3x2 |
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x2 2x 3 |
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2x2 3x |
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2x2 6x |
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3x 9 |
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3x 9 |
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0 |
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x3 4x2 3x 18 |
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0 |
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x3 5x2 |
3x 9 |
0 |
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x 3 |
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x 3 |
x2 x 6 |
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x2 x 6 |
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lim |
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lim |
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0 |
; |
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|||||||||||||||||||||
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|
x |
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|
x |
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0 |
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x 3 |
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2 |
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x 3 |
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2 |
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|||||||||||||
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найдем корни квадратных трехчленов |
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97
|
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lim |
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x 3 x 2 |
|
lim |
x 2 |
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5 |
. |
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x |
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x 3 |
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3 |
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x 1 |
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x 3 |
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x 1 |
4 |
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3 4 |
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Вычислите предел lim |
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x |
. |
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x 81 9 |
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x |
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24 |
РЕШЕНИЕ: |
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1 |
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||||||||||||||||||||||||||||||
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Пусть t 4 |
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. Тогда |
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6 |
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|
x |
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3 |
4 |
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3 t |
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1 |
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1 |
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lim |
x |
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lim |
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lim |
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x 81 9 x |
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t 3 9 t2 |
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t 3 3 t |
6 |
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Вычислите предел |
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x |
2 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
lim |
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1 x . |
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x |
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РЕШЕНИЕ: |
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|||||||||||||||||||
25 |
Домножим и поделим на сопряженную величину: |
0 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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2 |
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x lim |
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x2 1 |
x 2 |
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|
lim |
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x2 |
1 |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x |
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x |
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x2 1 x |
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lim |
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x2 1 x2 |
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lim |
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1 |
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0. |
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x |
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x2 |
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1 x |
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x |
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x2 1 x |
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2 |
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Вычислите предел lim |
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x 13 |
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x 1 |
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x 3 |
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3 |
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x2 9 |
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РЕШЕНИЕ: |
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Домножим числитель и знаменатель на величину, |
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сопряженную числителю: |
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26 |
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x 13 |
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0 |
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lim |
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x |
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9 |
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x 3 |
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3 |
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2 |
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0 |
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x 13 4 |
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lim |
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x 1 |
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x 3 |
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x 13 |
2 |
x 1 |
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3 x2 |
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x 3 |
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lim |
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8 x 3 |
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x 3 |
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x 3 |
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Определите порядок малости x |
3 x3 |
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1 x |
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x x при x 0 . |
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27 |
относительно |
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РЕШЕНИЕ: |
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x |
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x |
3 x3 |
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3 |
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1 x |
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1 x |
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98
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lim |
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x |
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lim |
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3 |
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3 const , откуда |
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x 2 |
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x 3 x |
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, т.е. порядок малости x |
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относительно x x при x 0 равен |
3 |
. |
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Докажите, |
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что |
x x |
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имеет |
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второй |
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порядок малости относительно x при x 0 , |
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если x 1/ 1 x , |
x 1 x . |
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РЕШЕНИЕ: |
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1 x |
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x |
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x |
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1 |
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1, x |
x x2 |
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lim |
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lim |
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x2 |
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x 0 |
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x 0 1 x |
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при x 0 . |
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Вычислите предел lim |
tg x |
. |
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x 0 |
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x |
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Применим первый замечательный предел: |
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tgx |
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0 |
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sin x |
1 |
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29 |
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lim |
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lim |
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1 |
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x |
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x |
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cos x |
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x 0 |
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0 |
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x 0 |
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lim |
sin x |
lim |
1 |
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1 |
1 |
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1. |
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x 0 |
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x |
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x 0 |
cos x |
cos0 |
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loga 1 x |
1 |
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Докажите соотношение: lim |
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, где |
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x |
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ln a |
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x 0 |
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a 0, a 1.
30 |
РЕШЕНИЕ: |
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loga 1 x |
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ln 1 x |
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lim |
lim |
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x |
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x 0 |
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x 0 |
x ln a |
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||||||
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1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
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|
|||
|
|
|
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|
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|||||||||
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|
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lim |
|
ln 1 x |
|
lim ln |
1 x x |
|
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||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
ln a x 0 x |
|
|
ln a x 0 |
|
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99
1 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
||
|
|
||||||||
|
|
ln lim 1 x x |
|
|
|
ln e |
|
. |
|
ln a |
ln a |
|
|||||||
|
x 0 |
|
|
|
|
ln a |
Докажите соотношение: lim ax 1 ln a .
x 0 x
РЕШЕНИЕ:
Заменим переменную:
31 |
ax 1 y, |
ax 1 y, x loga 1 y , |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
lim y lim ax 1 0, (см. предыдущее упр.) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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x 0 |
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x 0 |
|
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|||||
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ax 1 |
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|
y |
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ln a . |
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lim |
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lim |
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x |
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loga |
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x 0 |
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y 0 |
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1 y |
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Докажите соотношение: lim |
1 x a 1 |
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a . |
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РЕШЕНИЕ: |
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x 0 |
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x |
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32 |
Сделаем замену переменных 1 x a |
et . Тогда . |
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|
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1 x a 1 |
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et 1 |
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t |
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a . |
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lim |
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lim |
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lim |
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x |
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t |
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t |
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x 0 |
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t 0 |
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t 0 |
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ea 1 |
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a |
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|
Докажите соотношение: lim |
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1 |
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1 |
. |
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|
1 x |
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x |
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РЕШЕНИЕ: |
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x 0 |
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2 |
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1 |
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1 |
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lim |
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1 |
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1 x |
1 x |
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33 |
lim |
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|
1 x |
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x 0 |
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x |
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x 0 |
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|
x |
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1 x 1 |
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lim |
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1 x 1 |
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|
lim |
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1 |
|
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1 |
. |
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x 0 x |
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1 x 1 |
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x 0 |
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1 x 1 2 |
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arcsin x / |
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|
Вычислите предел lim |
|
1 x2 |
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. |
|||||||||||||||||||||||||||||
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ln 1 x |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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x 0 |
|
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|
РЕШЕНИЕ: |
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|
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|
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|
||||||||||||||
|
Используя ряд эквивалентных бесконечно-малых |
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34 |
при x 0 , можно записать: |
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arcsin |
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|
x |
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|
|
|
|
x |
|
x , ln 1 x x ; |
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
arcsin x / |
|
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|
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|
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|||||||||||||||||||||||||||
|
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1 x2 |
|
|
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|
|
x |
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|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
lim |
|
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|
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|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
lim |
|
|
1. |
|
|
|
|
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|
|||||||||||||||||||||||
|
|
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ln 1 x |
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|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x 0 |
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x 0 x |
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|
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|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||
35 |
Вычислите предел lim |
|
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xsin 2x |
|
|
. |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 cos x 3 |
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x 0 |
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100
|
РЕШЕНИЕ: |
|
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|
|
|
||||||||||||||
|
lim |
|
|
|
|
|
xsin 2x |
|
|
|
|
|
lim |
xsin 2x |
lim |
|
xsin 2x |
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 cos x 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
x 0 |
|
|
|
x 0 |
1 cos x |
|
|
x 0 |
|
|
2sin |
2 x |
|
4 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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sin 7x 2x |
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3ln 2 5ln 3 |
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