《兩個(gè)重要的極限》課件

兩個(gè)重要的極限by引言極限的概念極限是微積分的基礎(chǔ)概念之一，它描述的是函數(shù)在自變量無限接近某一點(diǎn)時(shí)，函數(shù)值的趨向。重要性極限在數(shù)學(xué)分析、物理學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它為理解連續(xù)性、導(dǎo)數(shù)、積分等概念提供了基礎(chǔ)。什么是極限不斷逼近極限代表一個(gè)函數(shù)值在自變量無限接近某個(gè)特定值時(shí)的趨向。目標(biāo)值這個(gè)特定值可以是有限值也可以是無窮大，它是函數(shù)值趨近的目標(biāo)。極限的概念極限是微積分學(xué)中的一個(gè)重要概念，它描述了當(dāng)自變量無限接近某一個(gè)值時(shí)，函數(shù)值無限接近于另一個(gè)值的趨勢(shì)。也就是說，極限是函數(shù)值在自變量趨近于某個(gè)值的“最終”值。例如，當(dāng)自變量x無限接近于2時(shí)，函數(shù)f(x)=x^2的值無限接近于4。我們用符號(hào)limx→2f(x)=4來表示這個(gè)極限。極限的特點(diǎn)唯一性如果極限存在，那么它一定是唯一的。局部性極限只與自變量趨于某一點(diǎn)附近的值有關(guān)，而與該點(diǎn)本身的值無關(guān)。保號(hào)性如果函數(shù)在某點(diǎn)附近的值都大于零，那么該點(diǎn)的極限也大于零。反之，如果函數(shù)在某點(diǎn)附近的值都小于零，那么該點(diǎn)的極限也小于零。極限分類無窮小當(dāng)自變量趨于某個(gè)值時(shí)，函數(shù)的值趨于零，該函數(shù)稱為無窮小.無窮大當(dāng)自變量趨于某個(gè)值時(shí)，函數(shù)的值趨于無窮大，該函數(shù)稱為無窮大.有限極限當(dāng)自變量趨于某個(gè)值時(shí)，函數(shù)的值趨于一個(gè)有限值，該函數(shù)稱為有限極限.極限存在的條件收斂函數(shù)在趨近某個(gè)點(diǎn)的過程中，其值必須趨近于某個(gè)確定的數(shù)值。唯一性如果極限存在，那么它必須是唯一的。也就是說，函數(shù)的值不能趨近于多個(gè)不同的數(shù)值。左右極限相等函數(shù)在趨近某個(gè)點(diǎn)的左右兩側(cè)，其值必須趨近于相同的數(shù)值。極限的計(jì)算1利用極限定義計(jì)算極限根據(jù)極限的定義，通過構(gòu)造一個(gè)充分小的正數(shù)，證明函數(shù)值在自變量趨于某個(gè)值時(shí)，無限接近于某個(gè)常數(shù)。2用極限定義計(jì)算連續(xù)函數(shù)的極限利用連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)，將連續(xù)函數(shù)的極限轉(zhuǎn)化為函數(shù)值的計(jì)算，從而簡化計(jì)算過程。3利用代數(shù)運(yùn)算法則計(jì)算極限利用極限的運(yùn)算性質(zhì)，將復(fù)雜的極限計(jì)算分解為簡單的極限計(jì)算，并利用代數(shù)運(yùn)算技巧進(jìn)行求解。4利用不等式計(jì)算極限通過構(gòu)造不等式關(guān)系，將待求極限與已知極限進(jìn)行比較，從而求出待求極限的值。利用極限定義計(jì)算極限1定義若函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0的某個(gè)去心鄰域內(nèi)有定義，且當(dāng)x趨近于x0時(shí)，f(x)無限接近于一個(gè)確定的常數(shù)A，則稱A為函數(shù)f(x)當(dāng)x趨近于x0時(shí)的極限，記作：limx→x0f(x)=A2步驟1.找到函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0的某個(gè)去心鄰域內(nèi)有定義；3應(yīng)用利用極限定義計(jì)算極限，可以幫助我們理解極限的概念，并掌握利用極限定義計(jì)算極限的方法。用極限定義計(jì)算連續(xù)函數(shù)的極限1定義如果2過程根據(jù)3例子例如利用代數(shù)運(yùn)算法則計(jì)算極限1和差法則lim(f(x)±g(x))=limf(x)±limg(x)2積法則lim(f(x)*g(x))=limf(x)*limg(x)3商法則lim(f(x)/g(x))=limf(x)/limg(x),當(dāng)limg(x)≠0利用不等式計(jì)算極限1夾逼定理如果對(duì)于任意足夠小的正數(shù)ε，存在一個(gè)正數(shù)δ，使得當(dāng)0<|x-a|<δ時(shí)，有f(x)≤g(x)≤h(x)成立，且lim(x→a)f(x)=lim(x→a)h(x)=A，那么lim(x→a)g(x)=A.2單調(diào)有界定理如果函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a的某個(gè)鄰域內(nèi)單調(diào)遞增（或遞減）且有界，則f(x)在點(diǎn)x=a處存在極限.3柯西收斂準(zhǔn)則如果對(duì)于任意正數(shù)ε，存在正數(shù)δ，使得當(dāng)0<|x-a|<δ時(shí)，有|f(x)-f(y)|<ε成立，則f(x)在點(diǎn)x=a處存在極限.單側(cè)極限左側(cè)極限當(dāng)自變量x從左側(cè)逼近某一點(diǎn)a時(shí)，函數(shù)f(x)的極限值稱為函數(shù)f(x)在點(diǎn)a的左側(cè)極限，記作：limx→a-f(x).右側(cè)極限當(dāng)自變量x從右側(cè)逼近某一點(diǎn)a時(shí)，函數(shù)f(x)的極限值稱為函數(shù)f(x)在點(diǎn)a的右側(cè)極限，記作：limx→a+f(x).無窮大的概念無限增大當(dāng)一個(gè)變量的絕對(duì)值可以超過任何一個(gè)正數(shù)時(shí)，我們就說這個(gè)變量趨于無窮大。用符號(hào)“∞”表示。概念理解無窮大并非一個(gè)具體的數(shù)字，而是一個(gè)抽象的概念，它代表了無限增大的趨勢(shì)。重要用途在極限計(jì)算中，無窮大是用來描述函數(shù)在某個(gè)點(diǎn)或某個(gè)方向上無限增大的情況。無窮小的概念當(dāng)自變量趨于某個(gè)極限值時(shí)，如果函數(shù)的值無限接近于0，則稱該函數(shù)為無窮小。無窮小指的是函數(shù)的極限值，而不是函數(shù)本身的值。無窮小的概念通常用于研究函數(shù)在某個(gè)點(diǎn)附近的局部行為。無窮大與無窮小的關(guān)系無窮大無限增大的量，用符號(hào)“∞”表示。無窮小無限趨近于零的量，用符號(hào)“0”表示。兩個(gè)重要極限1第一重要極限當(dāng)x趨于0時(shí)，sin(x)/x的極限等于12第二重要極限當(dāng)x趨于無窮大時(shí)，(1+1/x)^x的極限等于e第一重要極限公式lim(x→0)sin(x)/x=1意義當(dāng)x趨近于0時(shí)，sinx與x的比值趨近于1應(yīng)用用于計(jì)算其他三角函數(shù)的極限，以及微積分中的導(dǎo)數(shù)和積分第二重要極限極限公式當(dāng)x趨近于0時(shí)，sin(x)/x的極限等于1。應(yīng)用范圍該極限在微積分、物理學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。第一重要極限的應(yīng)用微積分求導(dǎo)和積分級(jí)數(shù)計(jì)算無窮級(jí)數(shù)的收斂性概率論計(jì)算概率分布第二重要極限的應(yīng)用1求導(dǎo)求導(dǎo)數(shù)，求解極值2積分求積分，計(jì)算面積3級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)的收斂判斷極限的性質(zhì)唯一性如果函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a處有極限，則該極限值唯一。有界性如果函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a處有極限，則函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a的某個(gè)鄰域內(nèi)有界。保號(hào)性如果函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a處有極限且極限值大于0，則函數(shù)f(x)在點(diǎn)x=a的某個(gè)去心鄰域內(nèi)大于0。極限存在的必要條件1唯一性如果一個(gè)函數(shù)在某一點(diǎn)存在極限，那么這個(gè)極限值是唯一的。如果極限值不唯一，則極限不存在。2有界性如果一個(gè)函數(shù)在某一點(diǎn)存在極限，那么這個(gè)函數(shù)在這個(gè)點(diǎn)附近必須是有界的，即存在一個(gè)常數(shù)M，使得在這個(gè)點(diǎn)附近函數(shù)值的絕對(duì)值小于M。3左右極限相等如果一個(gè)函數(shù)在某一點(diǎn)的左右極限都存在且相等，那么這個(gè)函數(shù)在這個(gè)點(diǎn)存在極限，且極限值為左右極限的共同值。極限存在的充分條件函數(shù)在某一點(diǎn)的極限存在，那么函數(shù)在該點(diǎn)一定有定義，即函數(shù)值存在。函數(shù)在某一點(diǎn)的極限存在，那么函數(shù)在該點(diǎn)的左右極限一定存在且相等。連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)介值定理如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則它在該區(qū)間內(nèi)取遍所有介于函數(shù)值之間的值。最大值最小值定理如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則它在該區(qū)間內(nèi)取得最大值和最小值。一致連續(xù)性如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則它在該區(qū)間內(nèi)一致連續(xù)。連續(xù)函數(shù)的定義定義若函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處連續(xù)，則需滿足以下三個(gè)條件：函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處有定義，即f(x0)存在。函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處的極限存在，即lim(x->x0)f(x)存在。函數(shù)f(x)在點(diǎn)x0處的極限等于函數(shù)值，即lim(x->x0)f(x)=f(x0)。連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)及其應(yīng)用1中間值定理如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則函數(shù)在該區(qū)間內(nèi)取遍所有介于函數(shù)值之間的值。2介值定理如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則函數(shù)在該區(qū)間內(nèi)取遍所有介于函數(shù)值之間的值。3最大值最小值定理如果函數(shù)在閉區(qū)間上連續(xù)，則函數(shù)在該區(qū)間內(nèi)存在最大值和最小值。函數(shù)的連續(xù)性檢驗(yàn)1直接檢驗(yàn)利用函數(shù)的定義，直接判斷函數(shù)是否滿足連續(xù)性的定義2間接檢驗(yàn)利用連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)，間接判斷函數(shù)是否連續(xù)3極限方法計(jì)算函數(shù)在點(diǎn)處的極限，判斷是否等于函數(shù)值檢驗(yàn)函數(shù)在某點(diǎn)是否連續(xù)，可以采用多種方法。直接檢驗(yàn)法是最基本的方法，通過判斷函數(shù)是否滿足連續(xù)性的定義來確定。間接檢驗(yàn)法則是利用連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)，例如，兩個(gè)連續(xù)函數(shù)的和、差、積、商也是連續(xù)函數(shù)，來進(jìn)行判斷。此外，也可以使用極限方法，即計(jì)算函數(shù)在該點(diǎn)的極限，判斷是否等于函數(shù)值，從而判斷函數(shù)是否連續(xù)。結(jié)論與展望極限概念重要性極限概念是微積分的核心基礎(chǔ)，它貫穿整個(gè)微積分課程，為后續(xù)學(xué)習(xí)導(dǎo)數(shù)、積分等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。極限應(yīng)用廣泛極限在物理、化學(xué)、工程等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用，例如計(jì)算速度、加速度、面積等。繼續(xù)學(xué)習(xí)