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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

函数极限的性质

本节你将掌握

  • 掌握函数极限的唯一性、局部有界性、局部保号性。
  • 掌握四则运算法则与迫敛性(夹逼定理)。
  • 能用这些性质计算与论证简单极限。

函数极限与数列极限共享一整套性质,证明思路也平行。唯一性:极限若存在必唯一(反证法取 ε=AB/2\varepsilon=|A-B|/2)。局部有界性:若 limxx0f(x)=A\lim_{x\to x_0}f(x)=A,则 ffx0x_0 的某去心邻域上有界——取 ε=1\varepsilon=1f(x)<A+1|f(x)|<|A|+1,再与有限个靠近 x0x_0 的项合并取界。局部保号性:若 A>0A>0,则在某去心邻域内 f(x)>0f(x)>0A<0A<0 对称);注意「局部」二字不可省。

四则运算法则是计算的主力:当 limf=A\lim f=Alimg=B\lim g=B 时,lim(f±g)=A±B\lim(f\pm g)=A\pm Blim(fg)=AB\lim(fg)=ABB0B\ne 0limfg=AB\lim\frac{f}{g}=\frac{A}{B}。商法则要求分母极限非零;若分母趋于 00,需另作分析。迫敛性(夹逼):若在 x0x_0 的去心邻域上 g(x)f(x)h(x)g(x)\le f(x)\le h(x)limg=limh=A\lim g=\lim h=A,则 limf=A\lim f=A;两边必须趋于同一有限极限。

这些性质的证明只需把数列极限相应证明里的「n>Nn>N」换成「0<xx0<δ0<|x-x_0|<\delta」,或借助归结原则直接化归。实际计算时,先把复杂式拆成基本极限的四则组合,再对含 sinx\sin x1cosx1-\cos x 等因子考虑夹逼或等价无穷小。

练习

3 题
未学