第一章 函数、极限高数与连续
由於社会和科学发展的需要到了17世纪,对物体运动的研究成为自然科学的中心问题.与之相适应数学在经历了两千多年的发展之后进入了┅个被称为“高等数学时期”的新时代,这一时代集中的特点是超越了希腊数学传统的观点认识到“数”的研究比“形”更重要,以积極的态度开展对“无限”的研究由常量数学发展为变量数学,微积分的创立更是这一时期最突出的成就之一.微积分研究的基本对象是定義在实数集上的函数.
极限高数是研究函数的一种基本方法而连续性则是函数的一种重要属性.因此,本章内容是整个微积分学的基础.本章將简要地介绍高等数学的一些基本概念其中重点介绍极限高数的概念、性质和运算性质,以及与极限高数概念密切相关的并且在微积汾运算中起重要作用的无穷小量的概念和性质.此外,还给出了两个极其重要的极限高数.随后运用极限高数的概念引入函数的连续性概念,它是客观世界中广泛存在的连续变化这一现象的数学描述.
一、变量及其变化范围的常用表示法
在自然现象或工程技术中常常会遇到各種各样的量.有一种量,在考察过程中是不断变化的可以取得各种不同的数值,我们把这一类量叫做变量;另一类量在考察过程中保持不變它取同样的数值,我们把这一类量叫做常量.变量的变化有跳跃性的如自然数由小到大变化、数列的变化等,而更多的则是在某个范圍内变化即该变量的取值可以是某个范围内的任何一个数.变量取值范围常用区间来表示.满足不等式a x b的实数的全体组成的集合叫做闭区间,记为 a,b 即
满足不等式a x b的实数的全体组成的集合叫做开区间,记为(a,b)即
满足不等式a x b(或a x b)的实数的全体组成的集合叫做左(右)开右(左)闭区间,记為 a,b (或 a,b )即
左开右闭区间与右开左闭区间统称为半开半闭区间,实数ab称为区间的端点.
以上这些区间都称为有限区间.数b a称为区间的长度.此外還有无限区间:
等等. 这里记号“ ”与“ ”分别表示“负无穷大”与“正无穷大”.
邻域也是常用的一类区间.
设x0是一个给定的实数,δ是某一正数,称数集:
高等数学洛必达法则求极限高数嘚注意事项探讨
中图分类号:G642.41
文章编号:1672-7894(2013)33-0050-02
摘要洛必达法则是求取未定式极限高数的一种有效方法但是它并不是万能的,一旦在计算中使用不当就会引起错误结果或者是循环计算,得不出有效结果丅面本文就对高等数学中运用洛必达法则求极限高数的注意事项进行简单探讨。
关键词高等数学洛必达法则求极限高数注意事项
AbstractL'H觝pital'sruleisaneffectivebutnotanall-purposemethodofcomputinglimitsofindeterminableformsastheim-properuseofitincomputingcanleadtowrongresultsorcircularcomputationswhichwillnotproducevalidresults.Therefore,themattersneedingattentionincomputinglimitswithL'H觝pital'sruleinhighermathematicsarebrieflydiscussedinthispaper.Keywordshighermathematics;L'H觝pital'srule;findinglimits;mattersneedingattention
的极限高数值指数的极限高数也就是0·∞型,转换为此型过后,就可以利用0或者是∞型来解决。
极限高数是贯穿高等数学中的一条重要主线,将高等数学
中的各个知识点连接在一起所以,掌握极限高数嘚解决方法是学好高等数学的前提条件到目前为止,有很多研究者对极限高数的求取方法进行研究归纳一下大致有十几种方法。其中茬求取极限高数的所有方法中最为重要的还是使用洛必达法
就必须熟练掌握求极限高数的方则求极限高数。要想学好高等数学
法。洛必达法则作为众多方法的一种对极限高数的求解有着重要作用。在高等数学中洛必达法则求极限高数不仅是一个重点,同时还是一个難点
x2+x-2的极根据洛必达法则的定义原理,例1:求limx→12
x+x-2=lim2x+1=3然限,会有很多学生将其错解为limx→1x→1x+11
limx+x-2并不昰一个未定式而,实际上与洛必达法则①x→1中的条件不相符合,如果直接采用洛必达法则来计算就会出现一定的错误,因此在運用洛必达法则时期,首先应该对公式进行验证查看公式是否满足0或者是∞型构型,
如果不存在时并且不包括无穷大情形,就不能夠采用洛必达法则就需要另外采用其他求极限高数方法进行求解。因此对如此例题,可以直接采用极限高数的四则运算法来进行求解
x2+x-2=0.就可以得到limx→1x+1
xlnx的极限高数,将其转变为0-∞的未定式可例2:求limx→0以将其转换为∞的未定式,然后根據洛必达法则进行求lnx=lim1+linx=∞lim解。xlnx=lim然而这个结果是错误x→0x→0x→0的,主要是因为不符合洛必達法则③中的相关规定分子与分母要进行同时求导,并不能够将其理解成简单的整个分
=lim(-xlim式求导因此,xlnx=lim)=0通过两个例题x→0x→0x→0的认识,只有公式满足洛必达法则中的三个条件才能够利用该法则进行极限高数求解,否则需偠寻找其他方法进行求解
2洛必达法则的基本认识
洛必达(L'Hospital)法则是由瑞士数学家约翰·伯努利
(JohannBernoulli)提出的,是指在一定条件下通过分子分母分别求导再求极限高数来确定未定式值的方法其定义为:
设函数f(x)以及F(x)满足下列条件:①lim(fx)=0或者无x→alimF穷大,(x)=0或者无穷大②在点a的某去心领域内f’x→af('x)存茬(x)以及F’(x)都存在,并且F’(x)不等于0③limx→af(x)=lim或者是无穷大,当满足以上三个条件时就有limx→ax→a
f('x)=A。(A为有限值或者无穷大)未定式基本类型为或者是∞型未定式其他类型:
0·∞型、∞-∞型以及00型、1∞。在其他类型中,首先对于·∞型,可以将乘积化为除的形式也就是化为0或者是0
∞型,然后按照未定式的基本类型来计算;其次对於∞-∞型,也可以利用通分化为型的基本未定式来计算;
最后对于0型、1时,则可以先进行e为底的指数函数的极限高数然后再利用指数函数的连续性,从而化为直接求指数
4高等数学洛必达法则求极限高数的注意事项
4.1注意洛必达法则的逆命题未必成立
在极限高数的计算中作为教师应该强调洛必达法则的相关知识,对学生进行详细的讲解让学生在实际计算过程中注意洛必达法则的逆命题未必一定成立。
例3:求极限高数lim一般学生看到这个题目,就立x→0即不假思索地采用洛必达法则的相关定理对其进行解答认為这是∞的未定式,然后根据洛必达法则的相关内容得
x2sin2xsin+coslim出:=lim由于cos在x趋向x→0x→0x2sin1
也就不存在极限高数。于0时不存在极限高数所以函数limx→0尽管这个题目与洛必达法则中的规定是一样的,但是因为
f('x)并不存在也就不能够充分说明limf(x)也不存limx→ax→a(下转第70页)
公式 可表示为 lim(1+O)^∞ (O是趋于0的∞是趋于无穷大)
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