Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
razdel_2_konspekta_lektsy.pdf
Скачиваний:
73
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
626.88 Кб
Скачать

 

 

lim

sin x

= 1

― первый замечательный предел.

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим π2 < x < π2 , x 0 . Тогда в силу нечётности справедливо неравенство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

1

 

 

 

 

 

sin x

 

<

 

x

 

<

 

tg x

 

,

(x 0), 1 <

 

 

<

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как в Ι и ΙV четвертях все выражения под знаком модуля положительные (в ΙV

четверти x < 0 и sin x < 0 ), то

1 <

x

<

1

 

1 >

sin x

 

> cos x . Так как

sin x

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

lim cos x =1, то по теореме о сжатой функции существует lim

sin x

=1.

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

2.1.5. Арифметические операции над функциями, имеющими конечный предел. Неопределенности

При вычислении пределов функций необходимо знать следующие теоремы:

 

lim С = С , где С = const ;

(1)

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

lim

Сf (x) = С lim

f (x) , где С = const .

(2)

xx0

xx0

 

 

 

 

 

 

Если существуют конечные пределы lim

f (x) = A и lim g(x) = B , то

 

xx0

 

 

 

 

xx0

 

 

lim ( f (x) + g(x)) = A + B ;

(3)

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

lim ( f (x) g(x)) = A B ;

(4)

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

lim

f (x)

=

 

A

, где В 0 ;

(5)

 

g(x)

 

B

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

lim g(x)

 

 

 

xx

0

.

(6)

lim (f (x))g(x) = lim f (x)

 

 

xx0

xx0

 

 

 

 

 

 

 

Кроме того, мы будем пользоваться тем, что для основных элементарных функций f (x) в любой точке их области определения имеет место равенство

lim

 

 

(7)

f (x) = f lim

x .

xx0

xx0

 

 

Теоремами (1) – (6) можно пользоваться и в том случае, если

lim f (x) = ∞ или

 

 

 

xx0

lim g(x) = ∞. Однако в этом случае использование теорем о пределах может привести к

xx0

неопределенным выражениям.

Рассмотрим все возможные случаи, которые могут встретиться при вычислении пределов.

Пусть lim f (x) = A и

lim g(x) = B .

 

xx0

xx0

 

1. Вычисление предела суммы f ( x) + g( x) .

1.

A, B – конечные числа

lim ( f (x) + g(x)) = A + B .

 

 

 

xx0

2.

A = +∞, B = +∞

 

lim ( f (x) + g(x)) = [+∞ + ∞] = +∞.

 

 

 

xx0

 

 

 

10

3.

A = −∞, B = −∞

lim ( f (x) + g(x)) = [−∞ − ∞] = −∞.

 

 

 

xx0

4.

A = ∞, B – конечное число

lim ( f (x) + g(x)) =[∞ + В] = ∞ .

 

 

xx0

5.

A = +∞, B = −∞

 

lim ( f (x) + g(x)) =[+∞ − ∞]

.

 

 

 

xx0

 

Последнее выражение не определено, его принято называть неопределённостью вида [∞ − ∞] .

Задача 2.1.3

Вычислить предел lim (3x2 + 5х 1) .

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формул (2), (4), (1) и (3) следует, что

 

 

 

 

lim (3x

2

+ 5х 1)

 

2

2

+ 5

1 1

= 7 .

 

 

= 3 lim х

+ 5 lim х lim 1 = 3 1

 

x1

 

 

x1

 

x1 x1

 

 

 

2. Вычисление предела произведения f ( x) g( x) .

 

 

 

1.

A, B – конечные числа

lim ( f (x) g(x)) = A B .

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

2.

A 0, B = ∞

 

 

lim ( f (x) g(x)) =[ A ] = ∞ .

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

3.

A = 0, B = ∞

 

 

 

lim

( f (x) g(x)) =[0 ]

неопределённость вида

 

 

 

 

 

x

x0

 

 

 

 

 

[0 ] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

A = ∞, B = ∞

 

 

lim ( f (x) g(x)) = [∞ ∞] = ∞ .

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

Задача 2.1.4

Вычислить предел lim (e1x tg π2x ). x1

Решение

Из формул (4), (7), (1), (2) и (3) следует, что

 

1x

 

πx

 

lim1lim

х

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

π

 

 

 

 

 

x1 x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim (e

tg

2

)= е

 

 

 

tg

 

 

 

lim x

 

 

= e

 

tg(

2

1)= [1

]= ∞.

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

2 x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Вычисление предела отношения

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g( x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

A, B – конечные числа, B 0 lim

 

 

 

f (x)

=

 

A

.

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

A 0, B = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

A

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

= ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

3.

A – конечное число, B = ∞

 

lim

 

 

 

f (x)

=

 

A

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = ∞, B – конечное число

 

lim

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

= ∞ .

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

5.

A = ∞, B = 0

 

 

 

 

lim

 

f (x)

=

 

 

= ∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

A = 0, B = ∞

 

 

 

 

lim

 

f

(x)

=

 

0

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. A = 0, B = 0

 

 

 

 

 

 

lim

f (x)

=

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неопределённость вида

.

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. A = ∞, B = ∞

 

 

 

 

 

 

lim

 

f (x)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неопределённость вида

.

 

 

 

 

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить предел

lim

x2 + 3х +1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x2

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формул (5), (4), (1), (2) и (3) следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+ 3х

+1

 

 

lim х2 + 3 lim х +1

0 + 3 0 +1

1

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

 

 

= ∞ .

 

 

 

х

 

2 lim х2 lim х

 

 

 

2 0 0

 

 

x0 2x2

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Вычисление предела функции ( f ( x))g( x) .

1.

A, B – конечные числа

lim ( f (x)) g(x)

 

 

 

xx0

2.

0 < A <1, B = +∞

 

lim ( f (x)) g(x)

 

 

 

xx0

3.

A >1, B = +∞

lim ( f (x)) g(x)

 

 

 

xx0

4.

0 < A <1, B = −∞

lim ( f (x)) g(x)

 

 

 

xx0

5.

A >1, B = −∞

 

lim ( f (x)) g(x)

 

 

 

xx0

=AВ .

=[A+∞ ]= 0 .

=[A+∞ ]= +∞ .

=[A−∞ ]= +∞ .

=[A−∞ ]= 0 .

6.

A =1, B = ∞

 

lim ( f (x)) g(x) = [1]

неопределенность вида [1].

 

 

 

 

 

xx0

неопределенность вида [00 ].

 

 

 

 

 

 

 

7.

A = 0 , B = 0

 

 

lim ( f (x)) g(x) = [00 ]

 

 

 

 

 

xx0

неопределенность вида [0 ].

 

 

 

 

 

 

8.

A = ∞ , B = 0

 

 

lim ( f (x)) g(x) = [0 ]

 

 

 

 

xx0

А±∞ ]не существует.

9.

A – конечное число, B = ±∞

lim ( f (x)) g(x) = [

 

 

 

 

 

xx0

ЗАМЕЧАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

Из приведенных решений примеров видно, что на практике в простейших случаях

 

вычисление предела

сводится

 

к подстановке в данное выражение значения х = x0 .

Результат подстановки записывают в квадратных скобках.

Задача 2.1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х +1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить предел lim

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 2x2 + х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из теорем о пределе функции следует, что

[

 

]

 

 

 

 

 

 

х +1

 

 

1

 

1 +1

 

 

1

 

 

2

1

 

2

+∞

 

 

 

х1

 

11

 

 

 

 

 

 

+0

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

 

= 0 .

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

x1+0

 

2x

+

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1 +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]