Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МатАн_ЛинАлг_080100 / ПланыПЗ_МА_080100.pdf
Скачиваний:
71
Добавлен:
26.02.2016
Размер:
497 Кб
Скачать
☆

Тема 2. Теория пределов

2.1. Типовые примеры

Пример 2.1.1. Для последовательности 1, 14 , 19 , ... , n12 , ... требуется:

1)

найти u2 , u5 , u10 ;

 

 

 

 

 

 

2)

 

найти такой

 

номер

N , что при n > N

выполняется

 

un

 

< 0,01,

 

 

un

 

< 0,0001,

 

un

 

<10−6 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) построить график последовательности;

4) записать lim un .

n→∞

Решение.

1) u

2

=

1

= 1 , u =

1

 

=

1

, u =

1

=

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

4

 

 

5

52

 

 

25

10

102

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

u

n

 

 

< 0,01

 

<10−2

n >10 N =10,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un

 

<

0,0001

1

 

<10−4

n >102 N2 =100,

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un <10−6 n12 <10−6 n >103 N3 =1000 . 3)

un

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

n

 

 

 

 

РИС. 2.1.1

4) lim u

n

= lim

1

= 0 последовательность б.м.

 

n→∞

n→∞ n2

 

Пример 2.1.2. Последовательность задана рекуррентным соотношением an+1 =3an − 4 , a1 =3 . Найти четвертый член этой последовательности a4 .

7

Решение. Для нахождения a4 необходимо последовательно вычислить

все предыдущие члены последовательности.

a2 =3a1 − 4 =3 3 − 4 = 5, a3 = 3a2 − 4 = 3 5 − 4 =11, a4

Пример 2.1.3. Вычислить пределы:

 

 

 

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) lim

2x

 

+

 

 

 

 

 

 

+

1

; б)

lim

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

x +1

 

 

+

1

 

 

 

 

 

 

 

x→1

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

а) lim

2x

 

+

 

 

 

 

 

 

+

1

= 2 1 +

 

 

 

 

+

1

= 3

 

;

 

 

 

x +1

1

+1

2

 

 

x→1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) lim

 

7

 

 

=

 

7

 

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2.1.4. Вычислить пределы:

 

 

 

 

 

 

 

а) lim

 

x2

− 2x −3

;

 

б) lim

x + 7 −3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 −

9

 

 

 

x −

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x→3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) убедимся,

 

что имеем неопределенность

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

= 3a3 − 4 = 3 11 − 4 = 29.

и разложим квадратные

трехчлены в числителе и знаменателе на множители

 

x − 2x − 3

0

 

(

x − 3

)(

)

 

x +1

 

4

 

2

 

lim

2

 

=

 

 

= lim

 

 

 

 

= lim

 

=

 

=

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 − 9

0

(x −3)(x + 3)

 

6

3

x→3

 

 

 

x→3

x→3 x + 3

 

 

 

б) в данном случае также имеем неопределенность 00 .

Чтобы раскрыть ее, умножим числитель и знаменатель дроби на выраже-

ние ( x + 7 + 3) сопряженное числителю

 

 

 

lim

x + 7 − 3

 

0

= lim

(

x + 7 − 3)(

x + 7 + 3)

 

 

 

=

 

 

(x − 2)( x + 7 + 3)

=

x − 2

 

x→2

 

0

x→2

 

 

= lim

(x + 7)− 9

= lim

(x − 2)( x + 7 + 3)

x→2

x→2

Пример 2.1.5. Вычислить пределы:

8

1

=

1

x + 7 + 3

6

 

а)

lim

2x3

+1

 

; б) lim

1 − x2

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x→∞ 4x3 + x2 −3

x→∞ x3

+ 2x

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x3

+

1

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

2x3

 

 

+

1

 

 

 

 

2 +

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

=

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x3

 

 

 

x2

 

 

3

 

1

 

 

3

 

 

x→∞ 4x3 + x2

− 3

∞

x→∞

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

−

 

 

 

4 +

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x3

 

 

 

 

2 + 0

 

 

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

x3

x3

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

+ 0 − 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x2

 

 

 

∞

 

 

1

−

 

x2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) lim

 

 

 

 

=

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x3 + 2x

 

∞

x→∞ x3

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 2.1.6. Используя первый замечательный предел найти пределы:

а) lim tg 7x

, б) lim sin 3x

, в) lim

1 − cos x .

x→0

x

x→0 sin8x

x→0

x2

Решение.

Преобразовывая выражение, стоящее под знаком предела к одному из видов замечательного предела, получим:

а)

lim

tg 7x

 

0

 

= lim

tg 7x 7

= 7

lim

tg 7x

= 7;

 

x

=

 

 

7x

7x

 

x→0

 

 

0

 

 

x→0

 

 

x→0

 

б)

lim

sin 3x

 

0

 

= lim

sin 3x 8x 3x

=

 

 

 

 

=

0

 

3x sin8x 8x

 

 

 

x→0 sin8x

 

 

x→0

 

 

 

= lim sin 3x lim

 

 

8x

 

lim

 

3x =1 1

3

= 3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

3x

 

x→0 sin8x

 

x→0

8x

2 x

8

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

1 − cos x

 

 

 

0

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

sin

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

lim

 

 

 

 

 

 

=

 

 

= lim

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

x2

 

 

0

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

x

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

1 lim

sin

 

 

 

 

 

sin

 

= 1

 

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

lim

2

 

1 1 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x→0

 

 

x→0

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

Пример 2.1.7. Используя второй замечательный предел найти пределы: 9

 

 

 

5 3x

 

2

 

а)

+

, б) lim (1 −3x)x .

lim 1

 

 

x→∞

 

x

x→0

Решение.

Преобразовывая выражение, стоящее под знаком предела к одному из видов замечательного предела, получим:

 

 

 

5 3x

 

 

 

 

 

 

x

5

3x

 

 

 

 

 

x

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

∞

 

 

5

 

x

 

5

15

 

a)

lim 1

+

 

= (1

)= lim 1

+

 

 

 

 

= lim

1

+

 

 

 

= e

;

 

x→∞

 

x

 

x→∞

 

 

x

 

 

 

x→∞

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

−

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−6

 

 

 

 

 

 

 

3x)

 

= lim (1 −3x)−

1

 

 

 

 

 

б)

lim (1 −3x)

 

 

= lim (1 − 3x)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

= e−6 .

x

 

−3x

x

 

 

 

 

 

3x

 

 

x→0

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.Контрольные вопросы

1)Что называется последовательностью?

2)Дать определение бесконечно малой и бесконечно большой последовательностей.

3)Какая последовательность называется сходящейся, что называется пределом последовательности?

4)Дать определение предела функции на бесконечности.

5)Дать определение окрестности точки.

6)Дать определение предела функции в точке.

7)Сформулировать свойства бесконечно малых и бесконечно больших функций.

8)Запишите первый замечательный предел и его разновидности. Какую неопределенность раскрывает этот предел?

9)Запишите второй замечательный предел и его вторую форму. Какую неопределенность раскрывает этот предел?

10)Как определяется число e? Чему оно равно? Как называется и обозначается логарифм по основанию e?

2.3.Практические задания

2.3.1. Найти первые пять членов последовательности:

а) un =

n −1

 

; б) un =(−1)n +1;

в) un =

2n .

n2 +1

 

 

 

n

2.3.2. Найти общий член un последовательности:

а) 12 , 23 , 34 , 54 , ....

10

б)

1 ,

 

 

 

 

2 ,

 

 

3

,

 

4

 

, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 1,

 

 

 

 

2,

3,

 

4, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.3. Дана последовательность:

1 ,

1

,

1

,

 

1

, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заполнить таблицу, используя определение предела последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

0,1

 

0,01

0,001

...

 

 

 

 

10−5

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти предел

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

последовательности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.4. Дана

 

 

 

последовательность

un =

 

n

,

 

n =1, 2, 3, ...

 

Найти такой

номер

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N = N (ε),

 

 

 

что при

 

 

n > N

выполняется

 

 

 

неравенство

 

un −1

 

< ε,

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε = 0,1;

0,01;

10−4. Найти предел последовательности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти пределы последовательностей при n →∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.5.

 

n + 3 −

n − 3 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.6.

 

 

 

 

 

 

 

(3n + 2)100

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3n −1)98 (n + 2)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.7.

 

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.8.

 

(−1)n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.9.

 

n2 + 3n − n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.10.

 

 

 

 

 

(2n + 2)50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n −1)48 (n + 2)2

 

 

Найти пределы функций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

−3x

+1

 

 

 

2.3.11. lim

x

 

+ 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.12. lim

 

x

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 −3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

2.3.13. lim

 

x2 + 2x + 3

+

1 − x

 

 

2.3.14.

lim

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

log2 (x +8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→11 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.15. lim

 

x2 − 2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.16. lim

 

x2 + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→1 x2 + 3x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.17. lim

x

2

−5x + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.18. lim

 

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − x − 2

 

 

 

 

 

 

 

11

2.3.19. lim

 

 

x2 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−1 x2 + 3x + 2

2.3.21. lim

 

 

x2 −3x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→1 x2 − 4x + 3

2.3.23. lim

 

 

x3 −8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − 2x

 

 

 

 

 

 

 

2.3.25. lim

 

 

 

x + 3 −3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 6

 

 

 

 

 

 

 

x→6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.27. lim

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 + x − 2

x→0

 

 

2.3.29. lim

 

 

x3 + x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x4 − 3x2 +1

2.3.31. lim

 

3x4 + 2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

6x4 −1

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.33. lim

 

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.35. lim

 

 

3 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.37. lim

 

 

x2 + 3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x4 −3x2 + 4

2.3.39. lim

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − x3

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.41. lim sin 5x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.43. lim sin 3x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0 sin 7x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

π

 

 

 

 

 

sin x

6

 

2.3.45. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − π

 

 

 

 

 

 

 

x→6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

2.3.20. lim

 

 

x2 − 2x

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − 4x + 4

2.3.22. lim

x −8x +12

 

 

 

x2 + x − 6

 

x→2

2.3.24.

lim

 

x + 3

 

 

 

 

 

 

x→−3 2x2 + x −15

2.3.26.

lim

 

x + 3

 

 

 

 

 

 

x→−3 x + 4 −1

2.3.28. lim

 

x2 − 6x − 7

 

 

 

x + 2 −3

 

x→7

 

2.3.30. lim

 

x4 −5x

 

 

 

 

 

 

x→∞ x2 −3x +1

2.3.32. lim

2x2 +1

 

x2 −1

 

x→∞

 

2.3.34. lim

2x −3

 

x→∞ x2 −1

2.3.36. lim

1

 

 

 

1 − x2

 

x→∞

2.3.38. lim

2x5 + x

7x2 + 2

 

x→∞

2.3.40. lim

3x2 − 2

 

x2 +1

 

x→∞

 

2.3.42. lim tg 4x

 

x→0

 

x

2.3.44. lim sin ax

 

x→0 sin bx

2.3.46. lim sin 3x

 

x→0

tg 2x

12