等价无穷小在函数极限中的应用与推广

发布时间:2022-03-05 09:44:12   来源:作文大全    点击:   
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摘 要 等价无穷小是数学分析中一个非常重要的概念,在求极限中有着广泛的应用。本文主要介绍等价无穷小在函数极限中的的应用及推广。

关键词 极限 等价无穷小

中图分类号:O171 文献标识码:A

高等数学中极限的概念贯穿了整个大学的数学阶段。运用等价无穷小替代原理求解极限是一种广泛而又快速的方法。由于这个方式运用起来非常的快捷方便,从而缩短、简化运算量,受到了多数人的喜爱,因此有必要对等价无穷小作进一步深刻的研究和探讨。

1 基本概念与基本性质。

定义1:若,则称函数是当xa中的无穷小。

类似的,可以定义当xa+,xa,x+∞,x ∞,x∞等变化过程中的无穷小。

无穷小有以下几个性质:

性质1、,其中是当时的无穷小。

性质2、 若函数与都是某一过程中的无穷小,则它们的和或积也是该过程中的无穷小。

性质3、 若函数是某一过程中的无穷小,函数是该过程中的有界量,则它们的积也是该过程中的无穷小。

常用的等价无穷小:当x0的时候,,,,,,

2 等价无穷小的应用

例1:求极限

解:因为当时,,且

所以

又因为

所以

得:原式=

例2:求极限

解:当的时候,

因为

所以

例3:求极限

解:当的时候,因为

所以

由上面的例题可以看出,在求函数极限的时候等价无穷小的替换是一种十分常见的计算方式,并且简便,快捷.不容易因为繁琐的方式而出错,因而,在求函数极限的时候等价无穷小得到了十分灵活的运用。

3 等价无穷小应用的推广

在对比两个无穷小的极限的时候,刚刚开始学习的人时常都有出差错的时候,例如:求的时候,若是用,在做等價无穷小替换的时候,那么,但是这肯定是不正确的算法,所以到底怎么做才是正确的算法呢?下面就是等价无穷小在函数极限中的几个推广。

推广1:假定在这同一变动过程当中的自变量,都是无穷小量,并且是的高阶无穷小量,即,则

证明:因为,则,,即

例4、求

解:当时,,。由于、都比3x的阶高的无穷小量。由,则比的阶高的无穷小量。由推广定理1知。

由上述例题我们可以得到证明,在求无穷小的极限的时候,我们可以把高阶的无穷小量忽略或者丢弃,从而让我们达到一种简化计算的目的,在复杂的极限求算中,这个方式的效果非常明显。

推广2:假定在的过程中是无穷小量,且,都是该过程中的的无穷小量,且,则时,有。

证明:由洛必达法则计算有

于是。

例5、求

解:当时,,,

所以

如果这个例题用洛必达法则求解,过程非常复杂,还有可能算不出来答案,但是用了推论2的方法,我们可以很轻松求出答案。

例6、求

解:由当时,,.得到:,,

于是乎:

由此例题可见等价无穷小计算起来简单快捷。

参考文献

[1] 刘玉琏,傅沛仁等,数学分析讲义(第四版)上册[M],北京:高等教育出版社,2003.