学分析

同步精读工作台

讲义 · 追问 · 练习 · 批改

3样板完成

函数极限

本章把数列极限的“无限趋近”推广到函数:当自变量沿某种方式趋近时,函数值是否趋近某个定值。先建立 x→x0 的 ε-δ 定义,再讨论单侧极限、无穷处与无穷大极限,然后给出函数极限的性质与归结原则(把函数极限化归为数列极限),最后处理两个重要极限以及无穷小量、无穷大量及其阶的比较。讲义、例子与题面均为自编或充分改写,公式用 LaTeX。

8 个知识点

当前知识点

单侧极限

本节你将掌握

  • 理解左极限 f(x0)f(x_0^-) 与右极限 f(x0+)f(x_0^+) 的定义。
  • 掌握判据:limxx0f(x)=A\lim_{x\to x_0}f(x)=A 当且仅当 f(x0)=f(x0+)=Af(x_0^-)=f(x_0^+)=A
  • 能用单侧极限判断分段函数在分界点处极限是否存在。

有些函数在一点两侧的行为不同,需要分别考察。左极限只让 xx 从小于 x0x_0 的一侧趋近(记 xx0x\to x_0^-,即 x0δ<x<x0x_0-\delta<x<x_0),右极限只让 xx 从大于 x0x_0 的一侧趋近(xx0+x\to x_0^+)。双侧极限存在的充要条件是左、右极限都存在且相等:limxx0f(x)=A    f(x0)=f(x0+)=A\lim_{x\to x_0}f(x)=A\iff f(x_0^-)=f(x_0^+)=A

单侧极限的 ε-δ 写法与双侧类似,只是把自变量限制在一侧:右极限要求 x0<x<x0+δx_0<x<x_0+\delta,左极限要求 x0δ<x<x0x_0-\delta<x<x_0。证明双侧极限时,常分别对两侧取 δ1,δ2\delta_1,\delta_2,再令 δ=min{δ1,δ2}\delta=\min\{\delta_1,\delta_2\} 合并。

典型例子是 f(x)=xxf(x)=\dfrac{|x|}{x}x0x\ne 0):x>0x>0f(x)=1f(x)=1,故 f(0+)=1f(0^+)=1x<0x<0f(x)=1f(x)=-1,故 f(0)=1f(0^-)=-1,二者不等,双侧极限不存在。分段函数在分界点处必须分别算左右极限,再判断能否「无缝衔接」。单侧极限是分析跳跃间断、分段定义衔接的基本工具。

练习

2 题
未学