Limit
反映变量的局部性态与变化趋势,是实现无穷运算的唯一方法。
极限概念是在探求某些实际问题的精确解答过程中产生的。在解决实际问题中逐渐形成的极限方法,已成为高等数学中的一种基本方法。
“数学分析是一门什么学科?” 数学分析就是以极限概念为基础、极限理论为主要工具来研究函数的一门学科。并且计算结果误差小到难于想像,因此可以忽略不计。
一、极限的思想
极限的思想是近代数学的一种重要思想,指“用极限概念分析问题和解决问题的一种数学思想”。极限思想是微积分的基本思想,是数学分析中的一系列重要概念,如函数的连续性、导数(为 0 得到极大值或极小值)以及定积分等等都是借助于极限来定义的。
极限思想揭示了变量与常量、无限与有限的对立统一关系,是唯物辩证法的对立统一规律在数学领域中的应用。借助极限思想,人们可以从有限认识无限,从“不变”认识“变”,从“直线构成形”认识“曲线构成形”,从量变去认识质变,从近似认识精确。
二、极限存在准则
由极限存在准则得到两个重要极限
1. 准则 I 夹逼准则
数列极限
如果数列 {xn},{yn},{zn} 满足下列条件,则数列 {xn} 的极限存在,且 n→∞limxn=a
- 从某项起,∃n0∈N+,当 n>n0 时,有:yn≤xn≤zn
- n→∞limyn=a,n→∞limzn=a
函数极限
\lim\limits_{ x \to 0 } \dfrac{\sin x}{x}=1
\end{align}$$
$$\begin{align}
\lim\limits_{ n \to \infty } n\cdot \sin \dfrac{c}{n}=c
\end{align}$$
$$\begin{align}
\lim\limits_{ n \to \infty } \sqrt[n]{ a^{n}+b^{n}+c^{n} }=max\left\{a,b,c \right\}
\end{align}$$
#### 2. 准则 II 单调有界数列必有极限
##### 数列极限
如果数列不仅有界,还是单调的,则此数列的极限必定存在,该数列一定收敛。
$$\begin{align}
\lim\limits_{ n \to \infty } &(1+ \dfrac{1}{n})^{n}=e
\end{align}$$
##### 函数极限
$$\begin{align}
\lim\limits_{ x \to \infty }(1+ \dfrac{1}{x})^{x}=e\quad \lim\limits_{ z \to 0 } (1+z)^{1/z}=e
\end{align}$$
简单记忆 $1^{\infty}=e$ 假设 $x\to x_{0},f(x)\to 0,g(x)\to \infty$
$$\begin{align}
\lim\limits_{ x \to x_{0} } (1+f(x))^{g(x)}= \lim\limits_{ x \to x_{0} } (1+f(x))^{f(x)\cdot g(x)/f(x)} =\lim\limits_{ x \to x_{0} } e^{ g(x)/f(x) }
\end{align}$$
### 三、常见极限
| 常见极限 |
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| $\lim\limits_{ n \to \infty } \sqrt[n]{ a^{n}+b^{n}+c^{n} }=max\left\{a,b,c \right\}$ |
| $\lim\limits_{ x \to 0 } \dfrac{\sin x}{x}=1$ |
| $\lim\limits_{ n \to \infty } \sqrt[n]{ a }=1 \quad \quad \lim\limits_{ n \to \infty } \sqrt[n]{ n }=1$ |
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