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不定型极限与定积分极限计算
题型方法总结
一、不定型极限的计算
常见不定型:
00,∞∞,1∞,∞−∞,∞⋅0,00,∞0
1. 00 型极限
1.1 常用方法
遇到 00 型,一般考虑:
- 等价无穷小替换
- 洛必达法则
- 泰勒展开麦克劳林公式
1.2 出现幂函数 u(x)v(x)
通常先改写成指数形式:
u(x)v(x)=ev(x)lnu(x)
于是问题转化为计算
limv(x)lnu(x)
1.3 出现 lnφ(x),且 φ(x)→1
先写成
lnφ(x)=ln[1+(φ(x)−1)]
利用
ln(1+t)∼t(t→0)
得到
lnφ(x)∼φ(x)−1
1.4 需要处理 φ(x)−1
根据 φ(x) 的形式,常用:
eΔ−1∼Δ(Δ→0)
以及
(1+Δ)a−1∼aΔ(Δ→0)
1.5 注意无穷小的阶数
当 x→0 时:
x,sinx,tanx,arcsinx,arctanx
它们彼此都是等价无穷小:
x∼sinx∼tanx∼arcsinx∼arctanx
但需要特别注意:
上述函数中任意两个函数之差是 三阶无穷小。
因此在出现“两个等价无穷小相减”时,不能简单地都替换成 x,否则会把主要项消掉。
另外需要记住:
x−ln(1+x)∼21x2(x→0)
2. 1∞ 型极限
基本思路
第一步:凑成
(1+Δ)1/Δ
其中
Δ→0
利用基本极限:
Δ→0lim(1+Δ)1/Δ=e
3. ∞∞ 型极限
3.1 比较无穷大的阶
当 x→+∞ 时,若
a>0,b>0,c>1
则增长速度由低到高为
lnax≪xb≪cx
即:
对数函数 < 幂函数 < 指数函数
因此
x→+∞limxblnax=0
x→+∞limcxxb=0
3.2 多项式之比
设
bnxn+⋯+b0amxm+⋯+a0
比较最高次数即可。
当 m<n
lim=0
当 m=n
lim=bnam
当 m>n
极限发散到无穷,具体正负由最高次项决定。
3.3 洛必达法则
如果满足洛必达法则的使用条件,可对分子、分母同时求导:
limg(x)f(x)=limg′(x)f′(x)
必要时可以连续使用。
同时满足以下三个核心条件:
- 未定式条件:当 x→a时,分子与分母的极限必须构成了 00 或 ∞∞ 型未定式。
- 可导性条件:在点 a 的某去心邻域内,f(x) 和 g(x) 必须都可导,且分母的导数 g′(x)=0。
- 导数极限存在性条件:求导后的极限 limx→ag′(x)f′(x) 必须存在或为 ∞。
3.4 分子、分母同时除以同一个式子
尤其适用于含高次幂的式子。
一般选择:
- 最高次幂;
- 增长最快的项;
- 能够使表达式明显简化的项。
核心思想是把“无穷大”转化成常数或无穷小。
3.5 夹逼准则
如果能找到
g(x)≤f(x)≤h(x)
并且
limg(x)=limh(x)=A
那么
limf(x)=A
适合处理:
4. ∞−∞ 型极限
核心思想:
不能直接判断两个无穷大的差,要先合并成一个整体。
情况一:含有分母
一般进行 通分
把 ∞−∞ 转化成
00或∞∞
情况二:没有分母,但含根式
一般对根式进行 有理化。
典型形式:
A−B
乘以共轭式:
A+B
得到
A−B=A+BA−B
情况三:既没有分母,也没有根式
一般考虑:
提取公因式或最高阶项
把主要增长部分提出来,再判断剩余部分。
5. ∞⋅0 型极限
5.1 化乘积为商
将其中一项移到分母
转化成
00或∞∞
5.2 出现 f(b)−f(a) 时
如果极限中出现函数值之差
f(b)−f(a)
可以考虑 拉格朗日中值定理:
f(b)−f(a)=f′(ξ)(b−a)
其中
ξ∈(a,b)
6. 00 型与 ∞0 型极限
把极限表达式转换:
φ(x)ψ(x)⟶elimψ(x)lnφ(x)
统一记忆
实际上三个幂指型不定式
1∞,00,∞0
都可以统一用:
u(x)v(x)=ev(x)lnu(x)
处理。
二、用定积分定义计算数列极限
当极限中出现:
- n 项和;
- kn 项和;
- 每一项都可以写成 n1f(ni) 的形式;
要考虑把它识别成 黎曼和。
1. 基本公式
n→∞limn1i=1∑knf(ni)=∫0kf(x)dx
同理,
n→∞limn1i=1∑knf(ni−1)=∫0kf(x)dx
2. 识别方法
看到求和式
i=1∑kn(⋯)
时,想办法凑出:
n1i=1∑knf(ni)
对应定积分中的:
Δx=n1
xi=ni
积分区间为:
[0,k]
因此:
n1i=1∑knf(ni)⟶∫0kf(x)dx
书本上的例题我直接做了,就不摘录上来了。
以后要是做题目遇到了相应题型再放上来吧。
累死了今天,继续看看可爱的贵贵😊
