丁嘉程
摘要:不定式極限的解法非常多,常用的方法有洛必達(dá)法則,等價無窮小,泰勒公式,重要極限,導(dǎo)數(shù)定義,迫斂定理等.此外,及時化簡,變換與整理等技巧也有助于不定式極限的求解.本文通過9個具體的實例,來闡述這些方法在求解不定式極限的應(yīng)用.
關(guān)鍵詞:不定式極限;解題技巧;洛必達(dá)法則;等價無窮?。惶├展?/p>
在不定式極限求解問題中,除了洛必達(dá)法則,等價無窮小,泰勒公式,重要極限等常規(guī)方法,還可利用導(dǎo)數(shù)定義,迫斂定理,化簡,變換與整理等技巧。例如視函數(shù)特征進(jìn)行分子分母有理化或簡單分離,分子分母同除以x的最高次冪,使用換元法,通分法等。本文通過9個具體的實例,合理運用這些技巧,來闡述這些方法技巧在求解不定式極限的應(yīng)用。
【例1】求limx→+ 3x+1-3-x3x+3-x.(分子分母同除以3-x,再運用洛必達(dá)法則求解)。
解:原式=limx→+ 32x+1-132x+1=limx→+
【例2】求limx→0x-arcsinxx3.(運用洛必達(dá)法則后將分子有理化)。
解:原式=limx→01-11-x23x2=limx→0(1-x2)2-13x2·limx→011-x2limx→011-x2+1=-16.
【例3】求limx→1xx-1xlnx.(利用變量換元法)。
解:設(shè)t=xx-1,則xlnx=ln(t+1),所以原式=limx→1tln(1+t)=limx→1111+t=1.
【例4】求limx→1sin4(x2-1)x-1.(利用導(dǎo)數(shù)定義求解)。
解:設(shè)f(x)=sin4(x2-1),則f(1)=0,原式=limx→1f(x)-f(1)x-1=f′(1)=8.
【例5】求limx→+ [x]x.(利用迫斂定理求解)。
解:由x-1<[x]≤x,當(dāng)x>0時,有1-1x<[x]x≤1。因為limx→+
1-1x=1,由迫斂定理,得limx→+ [x]x=1.
【例6】求limx→0ln(1+x2)secx-cosx.(結(jié)合等價無窮小和洛必達(dá)法則從而簡化計算)。
解:limx→0ln(1+x2)secx-cosx=limx→0x2secx-cesx=limx→02xsecxtanx+sinx=limx→02x(cos2x+1)-1sinx
=limx→0xsinx·2cos2xcos2x+1=1.
【例7】求limx→0(cosx)1x2.(利用初等函數(shù)的連續(xù)性與洛必達(dá)法則進(jìn)行計算)。
解:原式=limx→0e1x2lncosx=
elimx→01x2lncosx=
elimx→0-tanx2x=e-12.
【例8】求lim1+1n2n-13=1。
【例9】求limx→0(e3-1-x)2xsin3x的極限.(泰勒公式與等價無窮小量結(jié)合)。
解:當(dāng)x→0時有sinx~x,又ex=1+x+x22+o(x2),
∴原式=limx→0x22+o(x2)2x·x2
=limx→0x44+x2o(x2)+[o(x2)]2x4
=limx→0x44+o(x4)+o(x4)x4
=limx→0[14+o(x4)x4]=14.
參考文獻(xiàn):
[1]華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系編.數(shù)學(xué)分析(上冊)(第四版),高等教育出版社,2010.7.
[2]華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系編.數(shù)學(xué)分析習(xí)題詳解(上冊)(第四版).高等教育出版社,2010.7.endprint