x → a 有极限
x → a , f ( x ) → b
f ( x ) 在x 0 的去心领域内有定义(在x 0 中可以没有定义)
∃ A ∀ ε > 0 , ∃ δ > 0 , 0 < ∣ x − x 0 ∣ < δ 时 . ∣ f ( x ) − A ∣ < ε .
lim x → x 0 f ( x ) = A
或者
f ( x ) → A . ( x → x 0 ) A为函数的极限
左极限
lim x → x 0 − ( x ) = A
右极限
lim x → x 0 + ( x ) = A
x → x 0 f ( x ) 极限在在 ⟺ 左右极限均在且相等
这俩是一个充分必要条件。
f ( x ) = ⎩ ⎨ ⎧ x − 1 0 x + 1 x < 0 x = 0 x > 0 lim x → 0 − f ( x ) = − 1 lim x → 0 + f ( x ) = 1
这个函数左右极限均存在,但不相等,所以f ( x ) 在x 0 也就是0处极限不存在 。
f ( x ) = ⎩ ⎨ ⎧ x − 1 0 2 x − 1 x < 0 x = 0 x > 0 lim x → 0 − f ( x ) = − 1 lim x → 0 + f ( x ) = − 1
这个函数左右极限均存在,且相等,虽然函数在0处没有定义 ,但是函数极限存在。
f(x)在x 0 处的极限是否存在与其在x 0 处是否有定义无关.
求极限 1
代入法
lim x → 1 2 x − 1 = 1
lim x → ∞ x 1 = 0 x → + ∞ 10 1 ⋅ 100 1 ⋅ 1000 1 ⋅ 10000 1 → 0 x → − ∞ − 100 1 ⋅ − 1000 1 ⋅ − 10000 1 → 0
lim x → 5 5 − x 1 = ∞ x → 5 4.99999 or 5.000001 5 − x = ± 0.000001
lim x → 0 + x ∣ x ∣ = lim x → 0 + x x = 1
x → 0 lim x ⋅ sin x 1
代入 0 ⋅ sin ′ 0 ′ 1 也就是
0 ⋅ sin ∞ = 0
无穷小与无穷大
无穷小指趋于 0.(正方向趋于0,负方向趋于0)
0也是无穷小。
如 lim x → x 0 f ( x ) = 0 是自变量x → x 0 ,因变量极限为零的函数。此时f(x)就是x → x 0 的无穷小。
无穷小量 是以零为极限的一个变量 。
无穷小+无穷小=无穷小
无穷小-无穷小=无穷小
无穷小× 无穷小=无穷小
c× 无穷小,c ∈ 常数 :
c如果是0,则为0
c不为0,则是无穷小
无穷小 无穷小 要看情况
无穷小的比较
指比较无穷小靠近0的速度的快慢。
无穷小的阶 :指x的次方 x → 0 , x 2 ⇒ 2 阶
阶越高,越趋于0。
若α , β 是两个无穷小
若lim α β = c = 0 ,则α 与β 同阶,如:lim x → 0 3 x 4 2 x 4 = 3 2 = 0
若lim α β = 1 ,则α 和β 可以等价,也就是α ∼ β
若lim α β = ∞ ,称β 比α 低阶,如:lim x → 0 4 x 6 2 x 3 = 2 1 lim x → 0 x 3 1 = ∞
若lim α β = 0 ,称β 比α 高阶(β 是α 的高阶无穷小),β ∼ o ( α ) ,如:lim x → 0 x 3 4 x 4 = lim x → 0 4 x = 0
由1引申,若lim α k β = c ,称β 是α 的k阶无穷小。lim x → 0 x x 3 ,x 3 是x的3阶。
无穷大: ∞ 分为 + ∞ , − ∞
∞ + ∞ 未知
∞ − ∞ 未知
∞ × ∞ = ∞
∞ ∞ 未知
c× ∞ ,c ∈ 常数 :
c如果是0,则为0
c不为0,则是∞
无穷小 × ∞ 未知
比如:
lim x → ∞ x 1 ⋅ x = 1 lim x → ∞ x 2 1 ⋅ x = 无穷小 lim x → ∞ x 1 ⋅ x 2 = ∞
f ( x ) 是无穷大,f ( x ) 1 为无穷小
f ( x ) 是无穷小,f ( x ) 1 为无穷大
在自变量的同一变化过程中x → x 0 (或x → ∞ )中,如果f(x)为无穷大,则f ( x ) 1 为无穷小;反之,如果f(x)为无穷小,且f(x)不等于0,则f ( x ) 1 = ∞
题目
函数f ( x ) = cos x 1 为无穷小量的条件是
cos x 1 → 0
cos 2 π → 0
x 1 ∼ 2 π
∴ x = π 2
下列是无穷小量的是(函数的极限为0)
A .lim x → 0 x ⋅ sin x 1
0 ⋅ sin ∞ 0乘以有界函数等于0,所以选A。
B.lim x → ∞ x ⋅ sin x
∞ ⋅ sin ∞ 为无界函数。
C.lim x → 0 x 1 ⋅ sin x
用等价无穷小 lim x → 0 x 1 ⋅ x = 1
D.lim x → ∞ x ⋅ sin x 1
x → ∞ , 则 x 1 → 0 , sin x 1 → x 1
∴ 原式 = lim x → ∞ x ⋅ x 1 = 1
判断题:已知f(x)是一个无穷小量,则f ( x ) 1 是一个无穷大量。(错误 )要考虑f ( x ) = 0 的情况。
当x → 0 时,2 x 3 + x 2 与x的阶数
lim x → 0 x 2 x 3 + x 2 = lim x → 0 ( 2 x 2 + x ) = 0
Circular transclusion detected: Math/Limit-of-a-function
∴ 2 x 3 + x 2 比x高阶
另一种技巧:
(无穷小量的加减运算):取次方最低
比如:x → 0 , x 2 > x 3
运用到上题:
2 x 3 + x 2 ∼ x 2 取次方最低的。
∴ 2 x 3 + x 2 比x高阶
当x → 0 时,与x 2 等价的是()
等价lim α β = 1 = β x 2
∴ β = x 2
A.1 − e x 2
B.1 − cos 2 x
C.ln ( 1 + x 2 )
D.1 + x 2 − 1
x → 0 , e x − 1 ∼ x
A.x → 0 , 1 − e x 2 = − ( e x 2 − 1 ) ∼ − x 2
x → 0 , 1 − cos x ∼ 2 1 x 2
x → 0 , 1 − cos □ ∼ 2 1 □ 2
B.1 − cos 2 x = 2 1 ( 2 x ) 2 = 2 1 4 x 2 = 2 x 2
x → 0 , ln ( 1 + x ) ∼ x
C. ln ( 1 + x 2 ) ∼ x 2
( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x
D.1 + x 2 − 1 = ( 1 + x 2 ) 2 1 − 1 ∼ 1 ⋅ 2 1 x 2 = 2 1 x 2
x → 0 , ln ( 1 + x ) ∼ x
x → 0 时,ln ( 1 + 2 x 3 ) 和x ⋅ sin x n 是同阶无穷小 ,则n=
若lim α β = c = 0 ,则α 与β 同阶,如:lim x → 0 3 x 4 2 x 4 = 3 2 = 0
两个式子化简后,次方相同
x → 0 , ln ( 1 + 2 x 3 ) ∼ 2 x 3 3阶
x → 0 , x ⋅ sin x n ∼ x ⋅ x n = x n + 1 n+1阶
3=n+1
∴ n = 2
x → 0 ,x − sin x 比1 + x n − 1 高阶,但是1 + x n − 1 又比e x − 1 高阶,求n(n是正整数)
x − sin x ∼ 6 1 x 3 ⇒ 3 阶
( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x
1 + x n − 1 ∼ 2 1 x n ⇒ n 阶
e x − 1 ∼ x ⇒ 1 阶
3>n>1
∴ n = 2
x → 0 ,( 1 + a x 2 ) 4 1 − 1 与cos x − 1 是等价的,求a
( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x
( 1 + a x 2 ) 4 1 − 1 ∼ a 4 1 x 2
cos x − 1 ∼ − 2 1 x 2
∴ 4 a = − 2 1
a=-2
抓小头
常见趋于0的图像
求函数的极限 2
无穷比无穷
抓大头
n , x → + ∞ n ! > 3 n > 2 n > n 3 > n 2 > n > ln ( 1 + n ) > sin n a x > x a > ln x
幂函数 :抓大头
lim n → ∞ n 3 + n + 4 n 2 ( 2 n + 1 ) lim n → ∞ n 3 + n + 4 2 n 3 + n 2 lim n → ∞ n 3 2 n 3 = 2
详细过程
lim n → ∞ n 3 + n + 4 2 n 3 + n 2 分子分母同除 n 3 lim n → ∞ 1 + n 2 1 + n 3 4 2 + n 1 = 2
x → ∞ lim ( 2 x + 3 ) 5 ( x + 1 ) 2 ( 5 x + 2 ) 3 = x → ∞ lim ( 2 x ) 5 x 2 ⋅ ( 5 x ) 3 = x → ∞ lim 32 ⋅ x 5 x 5 ⋅ 125 = 32 125
指数函数 抓大头:
f ( x ) = a x 为指数函数
例如:3 x , 5 x
抓底数最大项
lim x → + ∞ 8 x − 5 x 8 x = 1
底数8最大,− 5 x 可以不看
本质分子分母同除变化率最快的项
同除 x 2 x → ∞ lim x 2 + 1 2 x 2 + 2 x + 5 = x → ∞ lim 1 + x 2 1 2 + x 2 + x 2 5 = 2
求参数
x → ∞ lim 2 x 2 + x a x 3 + b x 2 − x = 2 , 求 a , b x → ∞ ⎩ ⎨ ⎧ 大 小 = 0 , 小 大 = ∞ , 上下同次方 = A ( 非零常数 ) ∴ a = 0 , b = 4
x → + ∞ lim x + 1 ( 1 + a ) x 2 + ( a + b ) x + b + 1 = 2
可知 1 + a = 0 ⇒ a = − 1 抓大头 x → + ∞ lim x ( a + b ) x = 2 a + b = 2 ∴ b = 3
抓大头分类讨论
e ∞ = { e + ∞ = ∞ e − ∞ = 0 x → 0 lim x 2 = x = { x , − x , x → 0 + x → 0 − n → ∞ lim x n = x ∞ = ⎩ ⎨ ⎧ ∞ 1 0 ( − 1 ) n ∞ x > 1 x = 1 − 1 < x < 1 x = − 1 x < − 1 n → ∞ lim n a n + b n = { a b a > b a < b x → 0 lim x a = 0 a = { 0 ∞ a > 0 a < 0
关键
{ x = x 2 , x ≥ 0 x = − x 2 , x < 0
x → ∞ lim x x 2 + 5 = x → + ∞ lim x 2 x 2 + 5 = x → + ∞ lim x 2 x 2 + 5 = 1 x → − ∞ lim = − x 2 x 2 + 5 = x → − ∞ lim − x 2 x 2 + 5 = − 1 ∴ x → ∞ lim x x 2 + 5 极限不存在
x → − ∞ lim 4 x 2 + 2 x x → − ∞ lim x 4 x 2 + 2 1 = x → − ∞ lim − x 2 4 x 2 + 2 1 = x → − ∞ lim − x 2 4 x 2 + 2 1 = − x → − ∞ lim 4 + x 2 2 1 = − 2 1 法二: 令 t = − x t → + ∞ lim 4 t 2 + 2 − t = − 2 1
x → − ∞ lim x 3 x 3 + 2 x + 2 = x → − ∞ lim x x = 1
零比零型
提取公因式,通分化简
lim x → 3 x 2 − 9 x − 3 = lim x → 3 ( x + 3 ) ( x − 3 ) x − 3 lim x → 3 ( x + 3 ) 1 = 6 1
lim x → 0 2 x 3 s i n m x = 2 3
求m
已知重要极限 lim x → 0 x s i n x = 1
lim x → 0 2 3 x s i n m x = 2 3
可以看出 m=1
另一种解法当x → 0 时 , sin x 可以化简成 x
注意 !使用条件:
在乘除关系中使用
在趋于0的时候使用
lim x → 0 2 x 3 s i n m x lim x → 0 2 x 3 m x = 2 3
第二种题型:乘共轭式
lim x → 0 x x + 9 − 3
lim x → 0 x + 1 − 1 s i n 4 x
常用等价无穷小公式:
equivalent infinitesimal
注意
一定要x(所有x可替换为方框,整体思想)趋于0的情况下才可以使用
最好在乘除关系 (因子关系)中使用 (加减不要用慎用)
第一组:
x → 0 , sin x ∼ x
x → 0 , arcsin x ∼ x
x → 0 , tan x ∼ x
x → 0 , arctan x ∼ x
x → 0 , e x − 1 ∼ x
x → 0 , ln ( 1 + x ) ∼ x
第二组:
x → 0 , 1 − cos x ∼ 2 1 x 2
第三组:
n 1 + x − 1 ∼ n x
他是由( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x 推得
过程:
n 1 + x − 1 = ( 1 + x ) n 1 − 1
第四组:
x − sin x ∼ 6 1 x 3
tan x − x ∼ 3 1 x 3
tan x − sin x ∼ 2 1 x 3
第五组(补充 ):
a x − 1 ∼ x lna
x → 0 , ln ( 1 + x ) − x ∼ − 2 1 x 2
例子
x → 0 , ln ( 1 + x ) ∼ x
□ → 0 , ln ( 1 + □ ) ∼ □
x → 0 lim ln ( 1 − x ) x → 0 lim ln [ 1 + ( − x )] ∼ − x
x → 0 , x − sin x ∼ 6 1 x 3
x → 0 lim sin x − x = x → 0 lim − ( x − sin x ) = − 6 1 x 3
单独求极限的时候,没必要用等价
x → 0 lim 1 − cos x = 1 − 1 = 0 没必要: x → 0 lim 1 − cos x = x → 0 lim 2 1 x 2 = 0
证明
n 1 + x − 1 ∼ n x
( a − 1 ) ( a n − 1 + a n − 2 + ⋅ + a + 1 ) = a n − 1 验证: a n + a n − 1 + ⋯ + a n − 2 + a 2 + a − a n − 1 − a n − 2 − ⋯ a 2 − a − 1 = a n − 1 令 n 1 + x = a n 1 + x − 1 = ( n 1 + x ) n − 1 + ( n 1 + x ) n − 2 + ⋯ + n 1 + x + 1 ( n 1 + x ) n − 1 = ( n 1 + x ) n − 1 + ( n 1 + x ) n − 2 + ⋯ + n 1 + x + 1 x ∵ n 1 + x − 1 与 n x 为等价无穷小 ∴ x → 0 lim n x n 1 + x − 1 = 1 x → 0 lim n x ( n 1 + x ) n − 1 + ( n 1 + x ) n − 2 + ⋯ + n 1 + x + 1 x x → 0 lim ( n 1 + x ) n − 1 + ( n 1 + x ) n − 2 + ⋯ + n 1 + x + 1 x ⋅ x n x → 0 lim ( n 1 + x ) n − 1 + ( n 1 + x ) n − 2 + ⋯ + n 1 + x + 1 n = x → 0 lim n n = 1
特别的,对于这个公式( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x ,还可以打开成特殊情况
( 1 + x ) α ≈ 1 + αx
拆极限
若lim x → □ f ( x ) , lim x → □ g ( x ) 都不存在,则lim x → □ [ f ( x ) + g ( x )] 不一定存在。
x → 0 lim x 3 x − sin x = x → 0 lim x 3 x − x → 0 lim x 3 sin x
上面拆出的两个函数,极限都不存在,所以答案不确定。不是正确的做法。
下面就能拆 (拆出来的两个函数极限存在 ):
x → 0 lim x sin x + x 2 cos x 1 = x → 0 lim x sin x + x → 0 lim x x 2 cos x 1 = 1 + x → 0 lim x cos x 1 = 1 + 0 = 1
lim x → x 0 f ( x ) = A 是x → x 0 时,函数f ( x ) − A 为无穷小的  条件
即 x → x 0 lim f ( x ) = A 与 x → x 0 lim [ f ( x ) − A ] 既然 f ( x ) 趋近于 A ,那这个误差自然趋近于 0 ∴ f ( x ) − A → 0 又 ∵ x → x 0 lim [ f ( x ) − A ] 拆出来两个极限都存在 两者可以互推
lim x → 0 x s i n x l n ( 1 + 2 x 2 ) + l n ( 1 − x 2 )
原式 = x → 0 lim x 2 ln ( 1 + 2 x 2 ) + x → 0 lim x 2 ln ( 1 − x 2 ) = x → 0 lim x 2 2 x 2 + x → 0 lim x 2 − x 2 = 2 − 1 = 1
不过在任何情况下,看到存在就拆出,也是没问题的 。
比如:
lim x → 0 x 2 1 − c o s x + x f ( x ) = lim x → 0 x 2 1 − c o s x + lim x → 0 x 2 x f ( x )
x → 1 lim x − 1 3 x − 1 + x − 1 = x → 1 lim x − 1 3 x − 1 + x → 1 lim x − 1 x − 1 = x → 1 lim ( x − 1 ) − 3 2 + 1 = ∞
x → 0 lim x sin x 1 + e x − 1 1 − ln ( 1 + x ) 1 x → 0 , sin x 1 → ∞ , 0 × 有界 = 0 x → 0 lim x sin x 1 存在,拆出 x → 0 lim e x − 1 1 − ln ( 1 + x ) 1 这两个极限是 ∞ − ∞ 所以要通分算
两个无穷小比 的极限时,分子和分母可以用等价无穷小替换。(下面的例子中,sinx是一个整体并且是分子,就可以替换;换句话话说,它是整个函数x 3 + 3 x 1 的乘除因子,就像粘在这个函数上)
x → 0 lim x 3 + 3 x sin x x → 0 lim x 3 + 3 x x
提前带入
整个函数是乘除因子 ,并且极限非0 ,就可以提前带入。
x → 0 lim sin x x ( cos x ) = x → 0 lim sin x x = 1
综合题目
lim x → 1 ( x − 1 x − l n x 1 )
先通分lim x → 1 ( x − 1 ) l n x x l n x − ( x − 1 )
我们知道x → 0 , ln ( 1 + x ) ∼ x
现在为( x − 1 ) → 0 , ln x = ln [ 1 + ( x − 1 )] = x − 1
所以原式lim x → 1 ( x − 1 ) 2 x l n x − ( x − 1 )
现在换元,令t = x − 1 ,因为x → 1 则t → 0
lim t → 0 t 2 ( 1 + t ) l n ( 1 + t ) − t
现在不能用等价和直接代入,因为有加减法。
只能乘进去
lim t → 0 t 2 t l n ( 1 + t ) + l n ( 1 + t ) − t
看到可以用等价公式了:
x → 0 , ln ( 1 + x ) − x ∼ − 2 1 x 2
lim t → 0 t 2 t l n ( 1 + t ) + lim t → 0 t 2 l n ( 1 + t ) − t
lim t → 0 t 2 t 2 + lim t → 0 t 2 − 2 1 t 2 = 1 + ( − 2 1 ) = 2 1
或者lim x → 1 ( x − 1 ) l n x x l n x − ( x − 1 ) 直接洛必达解决。
提因子
一般提出后者
e f − e g = e g ( e f − g − 1 )
利用这个公式求这个极限
lim x → 0 x 4 e x 2 − e 2 − 2 c o s x =
原式 = x → 0 lim x 4 e 2 − 2 c o s x ( e x 2 − 2 + 2 c o s x − 1 )
因为e 2 − 2 c o s x 在整个乘除关系中,可以先直接代入
原式 = x → 0 lim x 4 ( e x 2 − 2 + 2 c o s x − 1 )
利用等价x → 0 , e x − 1 ∼ x
原式 = x → 0 lim x 4 x 2 − 2 + 2 cos x
现在就可以洛必达了。
x → 0 lim 4 x 3 2 x − 2 sin x 2 1 x → 0 lim x 3 x − sin x 2 1 ⋅ 6 1 = 12 1 = x → 0 lim 2 x 3 x − sin x = 2 1 x → 0 lim x 3 6 1 x 3
这里扩展一下上面这个公式:
e f − e g = e g ( e f − g − 1 )
如果f → 0 , g → 0 , 则 e g → 1
那么原式 = ( e f − g − 1 ) ∼ f − g
零乘有界函数
零乘有界函数 等于 零
注意:lim x → 0 x ⋅ sin x 1 不能用无穷小等价
因为lim x → 0 x ⋅ sin x 1 ,当x趋近于0时,x 1 为无穷大
lim x → 0 x ⋅ sin x 1 = lim x → 0 0 ⋅ sin ∞ = 0
lim x → ∞ x s i n 2 x = lim x → ∞ x 1 sin 2 x = 0
lim x → + ∞ x ⋅ sin x 1 = 1
用等价解决:x → ∞ , x 1 → 0 所以可以用等价sin x 1 ∼ x 1
x → ∞ lim ( x 2 sin x + x ⋅ sin x 1 )
先拆开分别求极限
lim x → ∞ x 2 s i n x + lim x → ∞ x ⋅ sin x 1
定型
lim x → ∞ x 2 sin x
为 0 乘以 有界函数
lim x → ∞ x 2 sin x = 0
第二个用无穷小等价
lim x → ∞ x ⋅ sin x 1 = lim x → ∞ x ⋅ x 1 = 1
所以结果为1
洛必达法则求极限
lim g ( x ) f ( x ) = lim g ′ ( x ) f ′ ( x ) = lim g ′′ ( x ) f ′′ ( x ) ... = A
必须对分子分母同时求导
优先用等价,不行再用洛必达
必须是 0 0 或∞ ∞ 才可以进行洛必达
(简答题中要写步骤的题),要注意当x → a ,在点a的U o ( a , δ ) (也就是去心领域)内,f ′ ( x ) 及g ′ ( x ) 存在且F ′ ( x ) = 0 (分子分母导数存在且不为0)
lim x → 1 x 4 − 1 x 5 − 1
先定型, 0 0
进行求导
( x a ) ′ = a ⋅ x a − 1
lim x → 1 x 4 − 1 x 5 − 1 = lim x → 1 4 x 3 + 0 5 ⋅ x 4 − 0
lim x → 1 4 5 ⋅ x = 4 5
x → ∞ lim x 2 e x − e − x
确定为∞ ∞ ,进行洛必达
x → ∞ lim x 2 e x − e − x x → ∞ lim 2 x e x + e − x
进行一次洛必达发现还不能求极限
x → ∞ lim 2 x e x + e − x x → ∞ lim 2 e x − e − x = ∞
无穷 - 无穷型
通分
分式 → 通分
根号 → 乘共轭式 (有理化)
x → 0 lim ( x 2 1 − x 3 sin x )
这个不能用等价,这两个式子是用 减号 相连的。(加减运算中不能用等价)
原式 = x → 0 lim ( x 3 x − x 3 sin x ) = x → 0 lim x 3 x − sin x
再用等价
x − sin x ∼ 6 1 x 3
lim x → 0 x 3 6 1 x 3 = 6 1
根式
lim x → + ∞ ( x 2 + 4 x + 1 − x )
= lim x → + ∞ ( x 2 + 4 x + 1 + x x 2 + 4 x + 1 − x ) ⋅ ( x 2 + 4 x + 1 + x ) )
lim x → + ∞ x 2 + 4 x 2 + 4 x + 1 + x x 2 + 4 x + 1 − x 2
lim x → + ∞ x 2 + 4 x + 1 + x 4 x + 1
现在为∞ ∞ 型,抓大头,分子4x导致无穷,1省略;分母x 2 + 4 x + 1 导致,x也导致,所以分母简略为x 2 + x = x + x = 2 x
lim x → + ∞ 2 x 4 x = 2
详细过程
x 2 + 4 x + 1 = x 2 ( 1 + x 4 + x 2 1 ) 把 x 2 提出来 : = ∣ x ∣ 1 + x 4 + x 2 1 因为 x → + ∞ , 所以 ∣ x ∣ = x : = x 1 + x 4 + x 2 1
把式子代回去
x → + ∞ lim x ( 1 + x 4 + x 2 1 + 1 ) x ( 4 + x 1 )
1 + x 4 + x 2 1 + 1 4 + x 1 = 1 + 1 4 = 2
lim x → 0 x s i n 2 x + 1 − 1
用等价方法做:
( 1 + a x ) b − 1 ∼ ab x
( 1 + sin 2 x ) 2 1 − 1 ∼ 2 1 sin 2 x
用共轭式做:
x → 0 lim ( sin 2 x + 1 + 1 ) ⋅ x ( sin 2 x + 1 − 1 ) ⋅ ( sin 2 x + 1 + 1 ) x → 0 lim ( sin 2 x + 1 + 1 ) ⋅ x sin 2 x + 1 − 1
lim x → 0 ( s i n 2 x + 1 + 1 ) ⋅ x 2 x
定型为 0比0,非零因子直接代入 分母(在乘除关系中)
lim x → 0 ( 0 + 1 + 1 ) ⋅ x 2 x
lim x → 0 2 x 2 x = 1
换元倒代换
乘共轭有理化
n → ∞ lim ( n 2 + n + 1 − n 2 − n + 1 ) n → ∞ lim n 2 + n + 1 + n 2 − n + 1 ( n 2 + n + 1 − n 2 − n + 1 ) ( n 2 + n + 1 + n 2 − n + 1 ) n → ∞ lim n 2 + n + 1 + n 2 − n + 1 n 2 + n + 1 − ( n 2 − n + 1 ) n → ∞ lim n 2 + n + 1 + n 2 − n + 1 2 n n → ∞ lim n 2 + n 2 2 n n > 0 n → ∞ lim 2 n 2 n = 1
0乘无穷型
0 ⋅ ∞
对0取倒数,下放作分母
0也就是1 0 ,取倒数后0 1
0 ⋅ ∞ = 0 1 ∞
就可以化成∞ ∞ 的形式
0 ⋅ ∞
对∞ 取倒数,下放作分母
0 ⋅ ∞ = ∞ 1 0
转换为0 0 形
注意(下方原则) :
一般下放简单、易求导的函数
遇到三角函数,先化简
cot x = s i n x c o s x , sec x = c o s x 1
lim x → 0 + x ⋅ ln x
代入,先定形
lnx的图像
0乘以无穷
下放简单的函数x
lim x → 0 + x 1 l n x
进行洛必达
ln x ′ = x 1
x 1 = x − 1
x − 1 ′ = − 1 ⋅ x − 2 = − x 2 1
原式 = x → 0 + lim − x 2 1 x 1
lim x → 0 + x 1 ⋅ ( − 1 x 2 )
lim x → 0 + − x = 0
幂函数 乘 对数函数
注意需要:x a → 0 才可以进行化简
x a ⋅ ln □ = 0
lim x → 0 + ln ( 1 + x ) ⋅ ln x 先等价 lim x → 0 + x ⋅ ln x = 0 大题要过程
x → 1 lim ( x − 1 ) tan 2 π x
tanx的图像
代入先定形
0 ⋅ ∞
先化简三角函数
lim x → 1 ( x − 1 ) ⋅ c o s 2 π x s i n 2 π x = c o s 2 π x x − 1
化简完后为 0 0 形
L’Hôpital’s rule :
复合函数求导,先求外层,再求内层,然后乘起来
cos 2 π x ′ = − sin 2 π x ⋅ 2 π
外层:sin ( u )
内层:u = 2 π x
2 π x ′ = 2 π
对于线性函数求导
( k x ) ′ = k
所以得到
x → 1 lim − sin 2 π x ⋅ 2 π 1
x → 1 lim − 2 π 1 = − π 2
另外复合函数求导例子:
y = ( 3 x + 1 ) 5 外层 : u 5 内层 : u = 3 x + 1 求导 : y ′ = 5 ( 3 x + 1 ) 4 ⋅ 3 = 15 ( 3 x + 1 ) 4
U的v次方型
u v ⎩ ⎨ ⎧ 1 ∞ 不是 1 ∞ , ( 0 0 , ∞ 0 )
1的无穷
第二重要极限
1 ∞ :
运用第二重要极限
lim n → 0 ( 1 + n ) n 1 = e
可以看成
lim □ → 0 ( 1 + □ ) □ 1 = e
lim n → ∞ ( 1 + n ) n 1 注意这不是1的无穷 型
要用第二种方式得到答案,也就是(不是1的无穷 的型式)取自然对数
e n → ∞ lim n 1 ln ( 1 + n ) e n → ∞ lim n ln ( 1 + n ) 进行洛必达 e n → ∞ lim 1 1 + n 1 e n → ∞ lim 1 + n 1 = e 0 = 1
另一种公式
1 ∞ 第二种情况
u v = e l i m ( u − 1 ) ⋅ v
lim x → 0 ( cos x ) x 2 1
定形为1 ∞
u : cos x v : x 2 1
原式 = e x → 0 lim ( cos x − 1 ) ⋅ x 1 2
e l i m x → 0 x 2 c o s x − 1
现在为 零比零形,优先用等价无穷小
x → 0 , 1 − cos x ∼ 2 1 x 2 x → 0 , cos x − 1 ∼ − 2 1 x 2
e l i m x → 0 x 2 − 2 1 x 2 = e − 2 1
lim x → ∞ ( 2 + 2 x 3 + 2 x ) x
定形为 无穷比无穷的无穷次方 也就 1 ∞
u : 2 + 2 x 3 + 2 x v : x
e l i m x → ∞ ( 2 + 2 x 3 + 2 x − 1 ) ⋅ x = e l i m x → ∞ ( 2 + 2 x 1 ) ⋅ x
e l i m x → ∞ 2 + 2 x x = e 2 1
两种方式对比
lim x → ∞ ( 1 + x 1 ) 2 x
运用第二重要极限x → ∞ lim [ ( 1 + x 1 ) x ] 2 = e 2
定型为1 ∞ 直接套:e x → ∞ lim ( 1 + x 1 − 1 ) ⋅ 2 x = e 2
不是1的无穷
次方很多
0 0 , ∞ 0
e l n □ = □
u v = e v l n u = e l n u v
lim x → 0 + x s i n x
u : x v : sin x
lim x → 0 + x s i n x = e l i m x → 0 + s i n x l n x
e l i m x → 0 + x l n x = e 0
详细过程:
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极限与函数渐近线
水平渐近线
当lim x → ∞ f ( x ) = A ( 为常数 ) 称y=A为f(x)的水平渐近线。
左右极限有一个存在就行。
f ( x ) = x 1 , lim x → ∞ f ( x ) = 0
y=\frac{1}{x}
垂直渐近线
lim x → x 0 f ( x ) = ∞ ,称x = x 0 为f(x)的垂直渐近线。
lim x → x 0 + f ( x ) = ∞ 或lim x → x 0 − f ( x ) = ∞ 只要有一侧为无穷,就是垂直渐近线(也称铅直渐近线)。
f ( x ) = x 1 , lim x → 0 f ( x ) = ∞
y=\frac{1}{x}
斜渐近线
在极限状态下,f(x)=ax+b,其中ax+b为一条直线
y = x + x 1
y=x+\frac 1x
y=x |dashed|green
f(x)=ax+b两边取极限,得到。
f(x)=ax+b, b=f(x)-ax
x f ( x ) = x a x + b x → ∞ lim x f ( x ) = x → ∞ lim x a x + b = x → ∞ lim a + x b ∴ a = x → ∞ lim x f ( x ) 又 ∵ b = f ( x ) − a x b = x → ∞ lim [ f ( x ) − a x ]
渐近线条数
如果f(x) 同时有水平渐近线 和垂直渐近线 ,它就不可能有斜渐近线。
求y = ( x − 1 ) 2 2 x + 1 的渐近线条数:
抓大头
水平渐近线:lim x → ∞ ( x − 1 ) 2 2 x + 1 = lim x → ∞ x 2 2 x = lim x → ∞ x 2 = 0
则y=0是一条水平渐近线。
垂直渐近线:lim x → 1 ( x − 1 ) 2 2 x + 1 = ∞
∴ x = 1 为垂直渐近线
所以,总过有两条渐近线。
题目
步骤
看垂直。方法:找到f(x)所有的无定义点 和区间端点 x 0 ,求lim x → x 0 f ( x ) ,看是否为无穷大
看水平。方法:求lim x → + ∞ f ( x ) 和lim x → − ∞ f ( x ) ,若存在常数极限A,则y=A为水平渐近线。
斜渐近线。方法:求lim x → ± ∞ x f ( x ) (任意方向 ),若有极限a ( a = 0 ) ,则再求lim x → ± ∞ ( f ( x ) − a x ) ,若存在极限b,则y = a x + b 为斜渐近线。(若第二步中:x → + ∞ 和x → − ∞ 都有水平,则此步骤省略)
求函数y = x 2 − 4 x + 5 1 的渐近线
化简分母x 2 − 4 x + 5 = ( x − 2 ) 2 + 1 = 0
∴ y = x 2 − 4 x + 5 1 不存在垂直渐近线
又 ∵ x → ∞ lim ( x − 2 ) 2 + 1 1 = 0
所以y = 0 是函数的水平渐近线 。
再求斜渐近线,y=ax+b
a b = x → ∞ lim x f ( x ) = x → ∞ lim ( x 2 − 4 x + 5 ) x 1 = 0 = x → ∞ lim ( f ( x ) − a x ) = x → ∞ lim x 2 − 4 x + 5 1 = 0
发现跟水平渐近线一样,所以该函数的渐近线只有一条
求f ( x ) = x + 1 x 2 − 2 x − 3 的斜渐近线
设y=ax+b为f(x)的斜渐近线
其中:
a b b b = x → ∞ lim x f ( x ) = x → ∞ lim x x + 1 x 2 − 2 x − 3 = x → ∞ lim ( x + 1 ) x x 2 − 2 x − 3 = 1 = x → ∞ lim ( f ( x ) − a x ) = x → ∞ lim x + 1 x 2 − 2 x − 3 − x = x + 1 x 2 − 2 x − 3 − x ( x + 1 ) = x → ∞ lim x + 1 − 3 x − 3 = − 3
斜渐近线为y=x-3
求函数y = x ln ( 1 + x 1 ) 的渐近线
x → 0 lim x ln ( 1 + x 1 ) = x → 0 lim x 1 ln ( 1 + x 1 ) = x → 0 lim − x 2 1 1 + x 1 1 ⋅ − x 2 1 = x → 0 lim x 2 1 1 + x 1 1 ⋅ x 2 1 = x → 0 lim 1 + x 1 1 ⋅ x 2 1 ⋅ x 2 = x → 0 lim 1 + x 1 1 = 1
所以该函数没有垂直渐近线
x → ∞ lim x ln ( 1 + x 1 ) x → ∞ lim x 1 ln ( 1 + x 1 ) = x → ∞ lim x 1 x 1 = 1
所以y=1是曲线y的一条水平渐近线。
设y=ax+b是f(x)的斜渐近线
a = x → ∞ lim x f ( x ) = x 1 = 0 b = x → ∞ lim ( f ( x ) − a x ) = x → ∞ lim ( 1 − 0 ) = 1
y=1也是同样一条水平渐近线。
综上:函数y = x ln ( 1 + x 1 ) 有一条水平渐近线。
asymptote