Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
сборник выс мат часть 1(2013).pdf
Скачиваний:
144
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
2.2 Mб
Скачать

 

(sin x +1 sin x ).

 

 

 

x

+3 .

 

 

 

 

 

 

5.71. lim

5.72. lim

 

2x

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

x→±∞

 

2

3

 

 

 

 

 

5.73. lim

1 + 7x+2

 

5.74. lim

 

 

 

x

.

 

 

 

 

 

3 7x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +1

 

 

 

 

x→±∞

 

 

 

x→±∞

 

 

 

 

 

 

 

5.75. lim

 

 

 

tg2x

 

.

5.76. lim

1 +

 

2x

2 1

.

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

x

 

 

 

xπ

 

 

 

 

x→±∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

ctg

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

x

3

 

 

x

2

 

5.77. lim

 

 

 

x .

5.78. lim

 

 

 

 

 

.

 

2

 

 

 

2

+1

5x 3

x→∞

x

3

 

 

x→∞

 

5x

 

 

5.4. Замечательные пределы

Первый замечательный предел:

lim sin x =1.

x0 x

Второй замечательный предел:

 

 

1

x

1

 

 

 

 

lim 1

+

 

 

= lim(1+ y)

 

= e .

 

y

x→∞

 

x

 

y0

 

Пример 5.12. Вычислить следующие пределы:

1)

lim sinαx

, α R ;

2)

lim sin 2x ;

 

x0

x

 

 

x0 sin 3x

3)

lim tg x ;

 

4)

lim arcsin x ;

 

x0

x

 

 

x0

x

5)

lim

cos x

 

 

 

3x + 2 5 x1

 

;

6) lim

.

2x π

 

x0

 

 

x→∞

3x + 7

Решение: 1) Имеем неопределенность вида 00 . Умножим числитель и знаменатель дроби на число α , чтобы воспользоваться первым замечательным

пределом: lim sinαx

= lim

αsinαx

=α lim sinαx

. Произведя в последнем выра-

x0

x

x0

αx

x0 αx

 

224

жении замену y =αx , получим αlim sinαx

=α lim sin y

=α . Итак,

 

 

x0

αx

y0

y

 

lim sinαx

=α .

 

 

 

 

x0

x

 

 

 

 

 

2) Снова имеем неопределенность вида 00 . Разделим числитель и знамена-

тель дроби на x , после чего воспользуемся результатом пункта 1) данного при-

мера: lim sin 2x

 

 

sin 2x

 

= lim

 

x

=

 

sin 3x

x0 sin 3x

x0

 

 

 

 

x

 

 

lim

sin 2x

 

 

2 .

x

 

 

x0

 

=

 

sin 3x

 

lim

 

 

3

x

 

 

 

x0

 

 

 

 

3) lim

tg x

 

0

 

= lim

 

1

 

sin x

= lim

1

lim

sin x

=1

1

=1.

 

x

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

cos x

x

 

x

 

x0

 

 

 

 

x0

 

x0

cos x x0

 

 

 

 

4) Сделаем замену arcsin x = y . Тогда x = sin y и y 0 при x 0 , поэтому

lim

arcsin x

=

 

0

= lim

y

 

=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

0

 

y0 sin y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

и 2x π = −2

π

 

0 при

x

π

,

 

5) Замечая, что cos x = sin

2

x

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

сделаем замену

π

x = t , чтобы свести предел к первому замечательному:

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

cos x

 

0

= lim

sin t

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

= −

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2x π

2t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

0

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) Здесь имеет место неопределенность вида 1. Сведем данный предел ко второму замечательному пределу

3x + 2 5 x1

 

 

3x + 2

5 x1

 

+

3x + 2 3x 7 5 x1

 

 

 

lim

+

 

 

 

= lim 1

+

 

 

1

 

= lim 1

3x +

7

 

 

 

 

x→∞ 3x

7

 

 

 

x→∞

3x + 7

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

(5 x1)

 

 

 

5

 

5 x1

 

 

5

 

 

3x+7

 

5

(5 x1)

 

 

 

 

5

 

 

3x+7

3x+7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

3x+7

 

 

 

5

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

 

= lim

1 +

 

 

 

 

 

.

 

3x +

 

 

3x +

 

 

 

 

 

3x +

 

x→∞

 

 

7

 

x→∞

 

7

 

 

 

 

x→∞

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражение

 

5

 

имеет своим пределом ноль при x → ∞, поэтому

 

 

 

3x +

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

225

 

 

 

5

 

3x+7

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

= e . Учитывая далее, что

3x + 7

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

5

(5x 1)

= lim

25x + 5

= −

25

, окончательно получаем

3x + 7

3x + 7

3

x→∞

 

 

 

 

x→∞

 

 

lim

3x + 2 5 x1

= e

25

 

 

 

 

 

3 .

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

x→∞

3x

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полезно помнить часто используемые следствия из обоих замечательных пределов:

lim tg x

=1; lim arcsin x =1; lim arctg x

=1;

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

 

x0

x

 

x0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

loga (1 + x)

 

=

1

 

= loga

e , где a > 0, a 1,

в частности lim

ln(1 + x)

=1;

 

x

 

 

 

ln a

x

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

lim

ax 1

= ln a , где a > 0 , в частности lim

ex

1

=1;

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

а также

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

(1 + x)m

1

= m .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 5.13. Вычислить следующие пределы

 

 

 

 

1) lim ln(2 x) ln 2 ;

2) lim eαx 1 ;

 

3) lim eαx eβx .

 

 

 

x0

 

 

 

x

 

 

x0

x

 

 

 

x0

x

 

 

Решение: 1) Для данной неопределенности вида 00 преобразуем выраже-

ние, стоящее под знаком предела так, чтобы воспользоваться одним из следствий из второго замечательного предела:

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

ln

 

 

ln 1

+

 

 

lim ln(2 x) ln 2

 

 

2

2

= lim

 

 

= lim

 

 

 

 

 

, после чего, обозначая

 

x

 

 

 

 

x

 

 

x0

x

x0

 

x0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

226

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

ln(1

+ t)

 

1

 

= t , получим равенства lim

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

=

. Таким образом,

2

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

t

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

2

 

 

 

 

 

 

2 t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim ln(2 x) ln 2 =

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) lim

eαx 1

 

0

=αlim

eαx 1

=

 

αx = y

 

=α lim

ey 1

=α . Здесь мы также

 

 

 

 

 

 

 

x

=

 

 

 

αx

 

 

y 0

 

y

 

 

 

x0

 

 

0

x0

 

 

 

 

 

 

 

y0

 

 

 

 

 

воспользовались одним из следствий из второго замечательного предела.

 

 

3) Для данной неопределенности вида 0

справедливы равенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim eαx eβx

= limeβx

e(αβ ) x 1

 

= limeβx lim

e(αβ ) x 1

. Воспользовавшись далее

 

 

x0

x

 

x0

 

 

 

x

 

x0

 

 

 

x0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

результатом пункта 2) данного примера, окончательно получим

lim eαx eβx

=1 1 =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения

5.79. lim

 

sin x

.

 

 

5.80. lim

sin2 2x

.

 

 

tg9x

 

 

arcsin2

3x

 

x0

 

 

 

 

x0

 

 

5.81. lim

1

cos 2x .

5.82. lim

1 cos6x .

x0

 

 

3x2

 

x0

3xtg3x

 

 

5.83. lim

1

cos5x .

5.84. lim

1 + xsin x cos x .

x0

1 cos3x

 

x0

sin2 x

5.85. lim

 

 

x

 

 

.

5.86. lim

1 + xsin x 1

.

 

3 1 + x 1

 

x0

 

 

x0

x2

 

 

5.87. lim tgx sin x .

5.88. lim lg(1 +3x) .

x0

 

 

x3

 

x0

x

 

 

 

5.89. lim

1

6x

.

 

 

5.90. lim

8x 7x

.

 

 

1 ex

 

 

6x 5x

 

 

x0

 

 

 

x0

 

 

 

227

5.91. lim

 

sin 2x

 

.

 

 

 

ln(1 + x)

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

5.93. limt( t

a 1) , a > 0 .

t→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.95. lim

x +8

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

x 2

 

 

 

 

 

5.97. lim

 

 

2

+3

5 x2

 

 

2x2

.

 

x→∞

 

2x

3

 

 

 

 

5.99. lim

 

 

 

 

 

1x

 

 

 

(1 4x)

x .

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

5.101. lim

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3 +5x x

.

 

 

5.103. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

3 + 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

2

6x + 7

 

x+1

5.105. lim

3x

.

2

+ 20x 1

x→∞

3x

 

 

5.107. lim(3x 1)[ln(x 3) ln x] .

x→∞

 

 

 

 

 

5.109. lim

ax a

.

 

 

x 1

 

 

x1

 

 

 

5.111. lim loga x 1 .

 

xa

x a

 

5.113. lim

xx 1

.

 

 

xln x

 

 

 

x1

 

 

 

5.115. lim cosαx cos βx

, α β .

x0

 

 

x2

 

5.117. lim

2 2cos x

.

 

 

 

xπ

π 4x

 

4

 

 

 

 

 

5.92. lim sin 3x sin x .

 

x0

 

 

ln(x +1)

 

5.94. lim

6x

3x

.

 

 

x2 + x

 

 

x0

 

 

 

 

5.96. lim

 

3x 1 2 x

 

 

 

 

 

 

 

.

 

x→∞

 

3x +1

 

 

5x3 +

2 2 x3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

3

 

 

5.98. lim

5x

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

5.100. lim

x + a

x+c

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x→∞

x +b

 

 

5.102. lim 2 x 1 +3x .

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.104. lim

 

5 x

x+2

 

 

 

 

 

 

.

 

x→∞

6 x

 

 

5.106. lim

 

1

ln

 

2 + x

 

 

 

 

2 x

 

x0

2x

 

 

 

5.108. lim x(ln(a + x) ln x) .

x→∞

5.110. lim ln x 1 .

xe x e

1

5.112. lim(1 sin x)sin x .

x0

5.114. lim(2 cos x)cosec2 x .

x0

5.116. lim tg πx sin

x α

.

 

 

xα

2α

2

 

 

 

 

1 + tg x

1

 

 

5.118.

sin x

.

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

1 +sin x

 

 

 

228