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摘要:函数极限是高等数学的理论基础,也是高等数学的难点之一,如何让应用技术型大学学生掌握函数极限的求解,并用函数极限的思想理解导数和导数的部分应用,都是值得考虑的问题,本文试图通过极限计算的前后呼应让同学们加深对函数极限的理解。
关键词:极限;高等数学;导数
一、 引言
理工科的学生进入大学后的数学学习以函数极限为基础,函数极限是以变量变化趋势作为研究对象。学生的数学学习正是由此开始,实现从中学常量数学的学习到大学变量数学的学习转变。由于数学思想的转变,所以函数极限成为了高等数学学习的难点。
为了让学生可以更好的理解函数极限的概念、掌握函数极限的求法,下面从例子limx→0(ex-1)/x理解极限定义,学习极限计算方法,极限与导数的关系等。
二、 定义的理解
函数的极限与自变量变化过程有关,与函数在定点是否有定义无关。
例如:极限limx→0(ex-1)/x,该函数在点x=0无定义,但却有变化趋势,为以通过函数图形辅助同学们理解。
三、 极限求法
函数极限的计算方法有定义、夹逼原理、四则运算、应用重要极限、等价无穷小替代、连续函数的性质、导数的定义、洛必达法则、泰勒公式、定积分定义等多种方法。本文列举部分重要的求极限limx→0(ex-1)/x。
(一) 應用重要极限、连续函数的性质方法
令ex-1=t,则x=ln(1 t),当x→0时,t→0
因此limx→0(ex-1)/x=limt→0(eln(1 t)-1)/ln(1 t)=limt→0t/ln(1 t)
又∵limt→0ln(1 t)/t=limt→0ln(1 t)1/t=lnlimt→0(1 t)1/t=lne=1
∴limx→0(ex-1)/x=1。
(二) 应用等价无穷小的方法
由于ex-1~x,所以limx→0(ex-1)/x=limx→0x/x=1。
(三) 应用导数定义方法。
应用导数定义求解极限的过程中,借助图形演示,不但有利于学生理解导数的几何意义,而且有利于学生进一步巩固函数极限的掌握,达到“温故而知新、知新而固旧”的教学目的,同时也使得同学们理解高等数学的各部分是有机整体。
令f(x)=ex,则f′(0)=limx→0(ex-1)/x=1。
(四) 应用洛必达法则方法
limx→0(ex-1)/x=limx→0ex/1=1。
(五) 应用泰勒公式方法
泰勒公式是高等数学的另一个难点,在这一部分学习时,通过图形演示可以让同学们直观的看到函数的逼近,加深对泰勒公式的理解。
由于ex=1 x x2/2! … xn/n! o(xn),见图3。特别的,当n=1时,ex=1 x o(x)
所以limx→0(ex-1)/x=limx→0(1 x o(x)-1)/x=limx→0[1 o(x)/x]=1
四、 致谢
感谢天津中德应用技术大学教研项目:应用型本科院校线性代数课程建设探索(zdkt2015-019)的支持。
参考文献:
[1] 李志荣,白静.高职实用数学[M].科学出版社,2013.
[2] 王庚.论极限教学的解决方案[J].大学数学,2004,20(3),55-57.
[3] 杨戬,冯影影.高等数学[M].同济大学出版社,2014.
[4] 刘习贤,华柳斌.高等数学[M].同济大学出版社,2009.
[5] 李伶.应用数学[M].高等教育出版社,2013.
关键词:极限;高等数学;导数
一、 引言
理工科的学生进入大学后的数学学习以函数极限为基础,函数极限是以变量变化趋势作为研究对象。学生的数学学习正是由此开始,实现从中学常量数学的学习到大学变量数学的学习转变。由于数学思想的转变,所以函数极限成为了高等数学学习的难点。
为了让学生可以更好的理解函数极限的概念、掌握函数极限的求法,下面从例子limx→0(ex-1)/x理解极限定义,学习极限计算方法,极限与导数的关系等。
二、 定义的理解
函数的极限与自变量变化过程有关,与函数在定点是否有定义无关。
例如:极限limx→0(ex-1)/x,该函数在点x=0无定义,但却有变化趋势,为以通过函数图形辅助同学们理解。
三、 极限求法
函数极限的计算方法有定义、夹逼原理、四则运算、应用重要极限、等价无穷小替代、连续函数的性质、导数的定义、洛必达法则、泰勒公式、定积分定义等多种方法。本文列举部分重要的求极限limx→0(ex-1)/x。
(一) 應用重要极限、连续函数的性质方法
令ex-1=t,则x=ln(1 t),当x→0时,t→0
因此limx→0(ex-1)/x=limt→0(eln(1 t)-1)/ln(1 t)=limt→0t/ln(1 t)
又∵limt→0ln(1 t)/t=limt→0ln(1 t)1/t=lnlimt→0(1 t)1/t=lne=1
∴limx→0(ex-1)/x=1。
(二) 应用等价无穷小的方法
由于ex-1~x,所以limx→0(ex-1)/x=limx→0x/x=1。
(三) 应用导数定义方法。
应用导数定义求解极限的过程中,借助图形演示,不但有利于学生理解导数的几何意义,而且有利于学生进一步巩固函数极限的掌握,达到“温故而知新、知新而固旧”的教学目的,同时也使得同学们理解高等数学的各部分是有机整体。
令f(x)=ex,则f′(0)=limx→0(ex-1)/x=1。
(四) 应用洛必达法则方法
limx→0(ex-1)/x=limx→0ex/1=1。
(五) 应用泰勒公式方法
泰勒公式是高等数学的另一个难点,在这一部分学习时,通过图形演示可以让同学们直观的看到函数的逼近,加深对泰勒公式的理解。
由于ex=1 x x2/2! … xn/n! o(xn),见图3。特别的,当n=1时,ex=1 x o(x)
所以limx→0(ex-1)/x=limx→0(1 x o(x)-1)/x=limx→0[1 o(x)/x]=1
四、 致谢
感谢天津中德应用技术大学教研项目:应用型本科院校线性代数课程建设探索(zdkt2015-019)的支持。
参考文献:
[1] 李志荣,白静.高职实用数学[M].科学出版社,2013.
[2] 王庚.论极限教学的解决方案[J].大学数学,2004,20(3),55-57.
[3] 杨戬,冯影影.高等数学[M].同济大学出版社,2014.
[4] 刘习贤,华柳斌.高等数学[M].同济大学出版社,2009.
[5] 李伶.应用数学[M].高等教育出版社,2013.