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[摘要] 求极限是高等数学中一种最基本、最重要的运算。针对高职高专高等数学的教学原则,本文给出了高职高专高等数学中求极限运算所适用的七种方法:使用初等函数的连续性;使用函数极限的定义;使用函数极限的四则运算法则;使用无穷小的性质:有界函数与无穷小的乘积为无穷小;使用无穷小与无穷大的关系:在自变量的同一变化过程中,无穷小的倒数是无穷大,无穷大的倒数是无穷小;使用两个重要极限;使用洛必达法则。
[关键词] 高职高专 高等数学 极限运算
极限理论在高等数学中占有重要的地位,它是建立许多数学概念(比如函数的连续性、导数、定积分等)必不可少的工具,因此,求极限的运算就是高等数学中一种最基本、最重要的运算。针对高职高专高等数学的教学原则:“以应用为目的,以必需、够用为度”和少而精,在保证科学性的原则上,注意讲清概念,减少数理论证,注重学生基本运算能力和分析问题、解决问题能力的培养,重视理论联系实际,内容通俗易懂,既便于教师教,又便于学生学,笔者对该课程中极限运算可以使用的方法进行了探索。
进行极限运算时,首先考虑初等函数的连续性:初等函数在它们的定义域内是连续函数。利用初等函数的连续性,求初等函数在定义域内某点处的极限值,就等于计算该点处的函数值,即有.若不能使用初等函数的连续性,则可以考虑通过以下几种方法来求函数的极限:
(1)函数极限的定义;
(2)函数极限的四则运算法则;
(3)无穷小的性质:有界函数与无穷小的乘积为无穷小;
(4)无穷小与无穷大的关系:在自变量x的同一变化过程中,无穷小 的倒数是无穷大,无穷大的倒数是无穷小;
(5)两个重要极限:或与或(此极限适用于求幂指函数()的极限问题);
(6)洛必达法则(此方法适用于所求极限为型或型的未定式)。
下面通过例题来介绍以上方法的应用。
一、使用初等函数的连续性
例1.求
分析:此极限可以使用初等函数的连续性,结果为。
解:.
例2.求
分析:求此极限不可以直接使用初等函数的连续性,但是把函数约分后,可使用初等函数的连续性。
解:.
例3.求极限
分析:此极限可以使用初等函数的连续性,结果为。
解:.
二、使用函数极限的定义
例4.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,因为不是一个确定的数。结合时函数极限的定义,再根据函数的图像,可得。
例5.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,要用函数极限的定义。结合自变量趋于有限值时函数极限的定义,再根据函数的图像,可得,也即该极限不存在。
三、使用极限的四则运算法则
例6.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,因为不是一个确定的数。此极限要用极限的四则运算法则和极限的定义。结合时函数极限的定义,再根据函数的图像,得.
解:.
四、使用有界函数与无穷小的乘积是无穷小的性质
例7.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,但,即当时,是无穷小量,且,即有界,由有界函数与无穷小的乘积是无穷小的性质可得。
例8.求
分析:由无穷小与无穷大的关系,可得,又因为当时,,即有界,同上例,可得。
五、使用无穷小与无穷大的关系
例9.求
分析:,而,则,即(在自变量的同一变化过程中,无穷小的倒数是无穷大)。
六、使用两个重要极限
例11.求
解:(用了重要极限)。
例12.求
解:令,则当时,(用了无穷小与无穷大的关系),于是有(用了重要极限)。
例13.求
解:令,则当时,(用了初等函数的连续性)。
(用了极限的四则运算法则和重要极限)。
七、使用洛必达法则
例16.求
分析:这是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
例17.求
分析:这是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
例18.求
分析:这是一个型的未定式,可转化为型的未定式。
解:
例20.求
分析:這是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
笔者所探索出来的以上7种求极限的方法,基本解决了高职高专高等数学课程中的极限运算问题。有时在一个极限运算中,要用到其中的几种方法,所以,以上7种求极限方法并不是孤立的,需要灵活运用。
参考文献:
[1]同济大学函授数学教研室.高等数学[M].(第3 版)上海:同济大学出版社,2002.
[2]盛祥耀.高等数学.高等教育出版社,2003.
[关键词] 高职高专 高等数学 极限运算
极限理论在高等数学中占有重要的地位,它是建立许多数学概念(比如函数的连续性、导数、定积分等)必不可少的工具,因此,求极限的运算就是高等数学中一种最基本、最重要的运算。针对高职高专高等数学的教学原则:“以应用为目的,以必需、够用为度”和少而精,在保证科学性的原则上,注意讲清概念,减少数理论证,注重学生基本运算能力和分析问题、解决问题能力的培养,重视理论联系实际,内容通俗易懂,既便于教师教,又便于学生学,笔者对该课程中极限运算可以使用的方法进行了探索。
进行极限运算时,首先考虑初等函数的连续性:初等函数在它们的定义域内是连续函数。利用初等函数的连续性,求初等函数在定义域内某点处的极限值,就等于计算该点处的函数值,即有.若不能使用初等函数的连续性,则可以考虑通过以下几种方法来求函数的极限:
(1)函数极限的定义;
(2)函数极限的四则运算法则;
(3)无穷小的性质:有界函数与无穷小的乘积为无穷小;
(4)无穷小与无穷大的关系:在自变量x的同一变化过程中,无穷小 的倒数是无穷大,无穷大的倒数是无穷小;
(5)两个重要极限:或与或(此极限适用于求幂指函数()的极限问题);
(6)洛必达法则(此方法适用于所求极限为型或型的未定式)。
下面通过例题来介绍以上方法的应用。
一、使用初等函数的连续性
例1.求
分析:此极限可以使用初等函数的连续性,结果为。
解:.
例2.求
分析:求此极限不可以直接使用初等函数的连续性,但是把函数约分后,可使用初等函数的连续性。
解:.
例3.求极限
分析:此极限可以使用初等函数的连续性,结果为。
解:.
二、使用函数极限的定义
例4.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,因为不是一个确定的数。结合时函数极限的定义,再根据函数的图像,可得。
例5.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,要用函数极限的定义。结合自变量趋于有限值时函数极限的定义,再根据函数的图像,可得,也即该极限不存在。
三、使用极限的四则运算法则
例6.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,因为不是一个确定的数。此极限要用极限的四则运算法则和极限的定义。结合时函数极限的定义,再根据函数的图像,得.
解:.
四、使用有界函数与无穷小的乘积是无穷小的性质
例7.求
分析:此极限不可以使用初等函数的连续性,但,即当时,是无穷小量,且,即有界,由有界函数与无穷小的乘积是无穷小的性质可得。
例8.求
分析:由无穷小与无穷大的关系,可得,又因为当时,,即有界,同上例,可得。
五、使用无穷小与无穷大的关系
例9.求
分析:,而,则,即(在自变量的同一变化过程中,无穷小的倒数是无穷大)。
六、使用两个重要极限
例11.求
解:(用了重要极限)。
例12.求
解:令,则当时,(用了无穷小与无穷大的关系),于是有(用了重要极限)。
例13.求
解:令,则当时,(用了初等函数的连续性)。
(用了极限的四则运算法则和重要极限)。
七、使用洛必达法则
例16.求
分析:这是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
例17.求
分析:这是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
例18.求
分析:这是一个型的未定式,可转化为型的未定式。
解:
例20.求
分析:這是一个型的未定式,用洛必达法则。
解:
笔者所探索出来的以上7种求极限的方法,基本解决了高职高专高等数学课程中的极限运算问题。有时在一个极限运算中,要用到其中的几种方法,所以,以上7种求极限方法并不是孤立的,需要灵活运用。
参考文献:
[1]同济大学函授数学教研室.高等数学[M].(第3 版)上海:同济大学出版社,2002.
[2]盛祥耀.高等数学.高等教育出版社,2003.