极限是微积分的基础!理解极限,是学习微积分的第一步。
什么是极限?
极限(Limit)是函数在某个点附近的行为,描述函数值趋近于某个值的过程。
简单理解
极限就像"无限接近":
- 当 x 无限接近某个值时
- 函数 f(x) 无限接近某个值
- 这个值就是极限
如果当 x 无限接近 a 时,f(x) 无限接近 L,则称 L 是 f(x) 在 x→a 时的极限,记作:
x→alimf(x)=L
左极限和右极限
左极限
左极限(Left-hand Limit)是 x 从左侧接近 a 时的极限,记作:
x→a−limf(x)
右极限
右极限(Right-hand Limit)是 x 从右侧接近 a 时的极限,记作:
x→a+limf(x)
极限存在的条件
极限 limx→af(x) 存在当且仅当左极限和右极限都存在且相等:
x→a−limf(x)=x→a+limf(x)=L
极限的性质
性质 1:唯一性
如果极限存在,则它是唯一的。
性质 2:局部有界性
如果 limx→af(x)=L,则 f(x) 在 a 的某个邻域内有界。
性质 3:保号性
如果 limx→af(x)=L>0,则存在 a 的某个邻域,使得 f(x)>0。
极限的运算法则
x→alim[f(x)+g(x)]=x→alimf(x)+x→alimg(x)
x→alim[f(x)−g(x)]=x→alimf(x)−x→alimg(x)
x→alim[f(x)×g(x)]=x→alimf(x)×x→alimg(x)
x→alimg(x)f(x)=limx→ag(x)limx→af(x)
其中 limx→ag(x)=0。
x→alim[kf(x)]=kx→alimf(x)
其中 k 是常数。
重要极限
极限 1
x→0limxsinx=1
极限 2
x→∞lim(1+x1)x=e
其中 e≈2.71828 是自然常数。
极限 3
x→0limxex−1=1
极限 4
x→0limxln(1+x)=1
无穷小和无穷大
无穷小
如果 limx→af(x)=0,则称 f(x) 是 x→a 时的无穷小(Infinitesimal)。
无穷大
如果 limx→af(x)=∞(或 −∞),则称 f(x) 是 x→a 时的无穷大(Infinity)。
如果 limx→af(x)=∞,则 limx→af(x)1=0。
极限的计算方法
方法 1:直接代入
如果函数在 a 处连续,则:
x→alimf(x)=f(a)
方法 2:因式分解
对于 00 型未定式,可以因式分解后约分。
例子:limx→2x−2x2−4
x→2limx−2x2−4=x→2limx−2(x−2)(x+2)=x→2lim(x+2)=4
方法 3:有理化
对于含有根式的未定式,可以有理化。
例子:limx→0x1+x−1
limx→0x1+x−1=limx→0x(1+x+1)(1+x−1)(1+x