MA.3.4 未定式的极限

00, 型未定式

[!theorem] #LHospital法则
f,g:U˚(x0,δ)R

limxx0f(x)=0=limxx0g(x) f,gDU˚(x0,δ),g(x)0
  • limxx0f(x)g(x)=l(±)
  • limxx0f(x)g(x)=limxx0f(x)g(x)=l(±)

    类似

    Proof:
    :f(x0)=g(x0)=0
    :f,gx0x
    f,gC[x0,x],ξx[x0,x]

    #Cauchy中值定理

    f,gC[a,b]D(a,b), x(a,b),g(x)0, ξ(a,b)使
    f(b)f(a)g(b)g(a)=f(ξ)g(ξ)

    limxx0f(x)0g(x)0=limxx0f(x)f(x0)g(x)g(x0)=limxx0f(x)g(x)=l

    Example

    limx0xcosxsinxx3

    Solution:
    =00limx0xsinx3x2=13

    limx0ex+xx2sin2x

    Solution:
    =limx0ex+ex2x2=00limx0exex2x=00limx0ex+ex2=1

    limx+xμax=0(a>1)

    Proof:
    1. μ=0:0
    2. μ0
    μxμ1axμ1μ(μ1)(μ2)(μn+1)aμnaxlnna=0
    P.S. n(μ)

    无穷大的阶: 指>幂>对

    ax>xα>lnx(a>1,α>0)

    其他类型未定式的极限

    0, , 1, 00, 0

    0的转化方法

    Turn to 00

    limx+x(π2arcsinx)

    Solution:
    =limx+x(π2arctanx)=limx+π2arctanxx1=00limx+11+x21x2=limx+x21+x2=1

    Turn to 

    limx0+xlnx

    Solution:
    =limx0+lnx1x=limx0+1x1x2=limx0+(x)=0

    幂×对在 0+ 的极限为 0

    limx0+xαlnx=0

    的转化方法

    通分

    limx1(1lnx+11x)
    =limx11x+lnxlnx(1x)=limx11x+lnx(1x)2=12lnx=ln(1+x1)x1

    limx0(1sin2x1x2)

    Solution:
    =limx0x2sin2xsin2xx2=limx0x2sin2xx4=limx0(x+sinx)(xsinx)xx3=limx0x+sinxxlimx0xsinxx3=2 limx01cosx3x2=13

    1的转化方法

    limx0(sinxx)1x2

    Solution:
    =elimx0((sinx/x1)1/x2)=elimx0(sinxx)/x3=e16

    00的转化方法

    取对

    limx0+xx=limx0+exlnx=elimx0+(xlnx)=e0=1

    0的转化方法

    Example

    limx+x1xy=y(x):=x1xlny=lnxxlimx+x12x=0LHospitallimx+x1x=limx+elny=elimx+(lny)=e0=1

    Example

    #Heine归并定理

    limn+nsin1n

    先求:
    limx+xsin(1x)=elimx+sin(1x)lnx=elimx+lnxx=e0=1

    #Heine归并定理

    f(x)xx0
    x0{an} (anx0)\lim\limits_{n\to x_{0}}f(a_{n})=l$

    00的转化方法

    Example

    limx0(1cosx)tanx=limx0etanxln(1cosx)=elimx0ln(1cosx)1x=elimx0sinx1cosx1x2=elimx0x2sinx(1cosx)=elimx0x312x2=e0=1

    洛必达的失效

    Example

    limx0x2sin(1x)sinx

    Solution 1:
    =limx0x2sin(1x)xsinxx=limx0xsin(1x)×=0

    Solution 2:(WRONG)

    limx0x2sin(1x)sinx=00limx02xsin(1x)cos(1x)cosx

    Example

    fD [a,+)limx+f(x) 存在
    是否有 limx+f(x)=0

    Proof:(WRONG)
    f(x)x
    (1x×)=0=limx+f(x)x=limx+f(x)1

    f(x)不一定有极限!

    反例:构造震荡
    f(x)=1xsin(x2)
    limx+f(x)=00
    f(x)=sin(x2)+cos(x2)2x1x=sin(x2)+2cos(x2)
    震荡,无极限

    导数商函数商