数学分析中极限的求法综述毕业论文.doc

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1、学生姓名学 号学院 数学科学学院专 业数学与应用数学题 目极限求法综述指导教师 2010年11月摘要：极限一直是数学分析中的一个重点内容，而对数列极限的求法可谓是多种多样，通过归纳和总结，我们罗列出一些常用的求法。本文主要归纳了数学分析中求极限的十四种方法, 1：利用两个准则求极限, 2:利用极限的四则运算性质求极限, 3:利用两个重要极限公式求极限, 4：利用单侧极限求极限，5：利用函数的连续性求极限, 6：利用无穷小量的性质求极限, 7：利用等价无穷小量代换求极限, 8：利用导数的定义求极限, 9：利用中值定理求极限, 10：利用洛必达法则求极限, 11：利用定积分求和式的极限,12：利用

2、级数收敛的必要条件求极限, 13：利用泰勒展开式求极限, 14：利用换元法求极限。关键词：夹逼准则, 单调有界准则, 函数的连续性，无穷小量的性质, 洛必达法则, 微分中值定理, 定积分, 泰勒展开式.Abstract：Mathematical analysis of the limit has been a focus of the content, while the series to Limit can be described as diverse, and concluded by induction, we set out the requirements of some com

3、monly used method. This paper summarizes the mathematical analysis of fourteen methods of limit, 1: Limit of using two criteria, 2: the use of arithmetic nature of the limits of the Limit, 3: Limit use of two important limit of the Formula 4: Using a single side of the limit of limit, 5: Using the c

4、ontinuity of functions of limit, 6: the nature of the use of limit infinitesimals, 7: Substitution of equivalent limit Infinitesimal, 8: Using the definition of derivative of the Limit, 9: Using the value theorem of limit, 10: Using the Limit Hospitals Rule 11: the use of the definite integral summa

5、tion type limit, 12: Convergence of the necessary conditions using the Limit, 13: Limit of using the Taylor expansion, 14: the use of Method substitution limit.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典 - 查看字典详细内容Keywords：Squeeze guidelines, criteria for bounded monotone function continuity, the nature of infinitesimals, Hos

6、pitals Rule, Mean Value Theorem, definite integral, the Taylor expansion.目录一、引言二、极限的求法2.1：利用两个准则求极限2.2：利用极限的四则运算性质求极限2.3：利用导数的定义求极限2.4：利用两个重要极限公式求极限2.5：利用级数收敛的必要条件求极限2.6：利用单侧极限求极限2.7：利用函数的连续性求极限2.8：利用无穷小量的性质求极限2.9：利用等价无穷小量代换求极限2.10：利用中值定理求极限2.11：洛必达法则求极限2.12：利用定积分求和式的极限2.13：利用泰勒展开式求极限2.14：换元法求极限结论参考

7、文献致谢 数学分析中极限的求法综述一、引言：极限是分析数学中最基本的概念之一，用以描述变量在一定的变化过程中的终极状态。早在中国古代，极限的朴素思想和应用就已在文献中有记载。例如,3世纪中国数学家刘徽的割圆术，就是用圆内接正多边形周长的极限是圆周长这一思想来近似地计算圆周率 的。随着微积分学的诞生，极限作为数学中的一个概念也就明确提出。但最初提出的这一概念是含糊不清的，因此在数学界引起不少争论甚至怀疑。直到19世纪，由A.-L.柯西、K. (T.W.)外尔斯特拉斯等人的工作，才将其置于严密的理论基础之上，从而得到举世一致的公认。数学分析中的基本概念来表述，都可以用极限来描述。如函数yf(x)在

8、处导数的定义，定积分的定义，偏导数的定义，二重积分，三重积分的定义，无穷级数收敛的定义，都是用极限来定义的。极限是研究数学分析的基本公具。极限是贯穿数学分析的一条主线。学好极限是从以下两方面着手。1：是考察所给函数是否存在极限。2：若函数否存在极限，则考虑如何计算此极限。本文主要是对第二个问题即在极限存在的条件下，如何去求极限进行综述。二、极限的求法：2.1：利用两个准则求极限。 (1)函数极限的迫敛性（夹逼法则）：若一正整数 N,当nN时，有且则有 . 利用夹逼准则求极限关键在于从的表达式中，通常通过放大或缩小的方法找出两个有相同极限值的数列和 ，使得。例1 求的极限解：因为单调递减，所以存

9、在最大项和最小项 则 又因为（2）：单调有界准则：单调有界数列必有极限，而且极限唯一。 利用单调有界准则求极限，关键先要证明数列的存在，然后根据数列的通项递推公式求极限。 例：1 证明下列数列的极限存在，并求极限。 证明：从这个数列构造来看 显然是单调增加的。用归纳法可证。 又因为 所以得. 因为前面证明是单调增加的。 两端除以 得 因为则, 从而 即 是有界的。根据定理有极限，而且极限唯一。 令 则 则. 因为 解方程得 所以 2.2：利用极限的四则运算性质求极限极限的四则运算法则叙述如下：若 (1) (2)(3)若 B0 则： （4） （c为常数）上述性质对于总的说来，就是函数的和、差、积

10、、商的极限等于函数极限的和、差、积、商。通常在这一类型的题中，一般都含有未定式不能直接进行极限的四则运算。首先对函数施行各种恒等变形。例如分之，分母分解因式，约去趋于零但不等于零的因式；分之，分母有理化消除未定式；通分化简；化无穷多项的和（或积）为有限项。例；求极限(1) (2)(3)(4) 已知 求解：(1) (2)(3)-1 (4) 因为 所以 2.3：利用导数的定义求极限 导数的定义：函数f(x)在附近有定义，则 如果存在，则此极限值就称函数 f(x)在点 的导数记为 .即在这种方法的运用过程中。首先要选好f(x)。然后把所求极限。表示成f(x)在定点的导数。 例：求 解：取f(x)=

11、.则 2.4：利用两个重要极限公式求极限两个极限公式 但我们经常使用的是它们的变形： 在这一类型题中，一般也不能直接运用公式，需要恒等变形进行化简后才可以利用公式。 例：求下列函数的极限4 (1) (2) 解：(1) 1(2) 12.5：利用级数收敛的必要条件求极限 利用级数收敛的必要条件：若级数收敛，则运用这个方法首先判定级数收敛，然后求出它的通项的极限 例： 求 解：设 则 = =01由比值判别法知收敛 由必要条件知02.6：利用单侧极限求极限形如：(1) 求含的函数x趋向无穷的极限，或求含的函数x趋于0的极限;(2) 求含取整函数的函数极限; 分段函数在分段点处的极限; 含偶次方根的函数

12、以及或的函数，趋向无穷的极限. 这种方法还能使用于求分段函数在分段点处的极限，首先必须考虑分段点的左、右极限，如果左、右极限都存在且相等，则函数在分界点处的极限存在，否则极限不存在。例：求 f(x)在x=0的左右极限 解：1 1 2.7：利用函数的连续性求极限即：这种方法适用于求复合函数的极限。如果 u=g(x) 在点连续 g()=,而y=f(u)在点连续，那么复合函数y=f(g(x)在点连续。即也就是说，极限号可以与符号f互换顺序。 例：求 解：令 ylnu, u 因为 lnu 在点 处连续 所以 12.8：利用无穷小量的性质求极限： 无穷小量的性质：无穷小量与有界量的乘积还是无穷小量。如果

13、,g(x)在某区间有界，那么.这种方法可以处理一个函数不存在但有界，和另一个函数的极限是零的极限的乘积的问题。 例：求 解： 因为 所以 02.9：利用等价无穷小量代换求极限：定理2 无穷小与有界函数的乘积仍然是无穷小（即极限是0）。定理3 当时，下列函数都是无穷小（即极限是0），且相互等价，即有： 。说明：当上面每个函数中的自变量x换成时（），仍有上面的等价关系成立，例如：当时， ； 。 定理4 如果函数都是时的无穷小，且，则当存在时，也存在且等于，即=。 等价无穷小量：当时，称y,z是等价无穷小量：记为 yz 在求极限过程中，往往可以把其中的无穷小量，或它的主要部分来代替。但是，不是乘除的

14、情况，不一定能这样做。 例：求 解：82.10：利用中值定理求极限： 1：微分中值定理：若函数 f(x) 满足 () 在 连续 .()在(a,b)可导；则在(a,b)内至少存在一点，使 例2：求 解： 2：积分中值定理：设函数f(x) 在闭区间 上连续;g(x) 在上不变号且可积，则在上至少有一点使得 例：求 解： 2.11：洛必达法则求极限：定理：若此定理是对型而言，对于函数极限的其它类型，均有类似的法则。注：运用洛必达法则求极限应注意以下几点：1、 要注意条件，也就是说，在没有化为时不可求导。2、 应用洛必达法则，要分别的求分子、分母的导数，而不是求整个分式的导数。3、 要及时化简极限符号

15、后面的分式，在化简以后检查是否仍是未定式，若遇到不是未定式，应立即停止使用洛必达法则，否则会引起错误。4、当 不存在时，本法则失效，但并不是说极限不存在，此时求极限须用另外方法。 例1：(1) 求 (2)求 解：(1) 由 所以上述极限是待定型1(2) 它为型 由对数恒等式可得 = 2.12：利用定积分求和式的极限 利用定积分求和式的极限时首先选好恰当的可积函数f(x)。把所求极限的和式表示成f(x)在某区间 上的待定分法（一般是等分）的积分和式的极限。 例：求 解：由于 可取函数 f(x)区间为上述和式恰好是 在 上n等分的积分和。 所以 2.13：利用泰勒展开式求极限泰勒公式是本章的一大难

16、点，大家在学习时首先要清楚泰勒定理成立的条件，清楚泰勒公式、麦克劳林公式的表达形式以及常见的麦克劳林展开式。实际上，泰勒公式在证明、极限计算等方面有着广泛而独到的应用，大家可以通过多做一些相应的练习题来体会。 泰勒展开式：若 f(x)在x=0点有直到n+1 阶连续导数,那么 (其中在0与1之间) 例： 解：泰勒展开式 于是- 所以2.14：换元法求极限： 当一个函数的解析式比较复杂或不便于观察时，可采用换元的方法加以变形，使之简化易求。 例：3 求 解：令 则 1在实际学习中很多题是多种方法综合运用求解的。所以求极限时，首先观察数列或函数的形式选择适当方法，只有方法得当，才能准确、快速、灵活的

17、求解极限。结论本文主要归纳了数学分析中求极限的十四种方法,以上只是众多求解极限方法的一小部分，或许并不全面，大家如有兴趣可以继续探索新的求解方法。因为数学知识博大精深，我们目前只接触到一点点而已，我们应不停的接受知识，虽然我们还处在那数学的基础层，但这并不妨碍我们对数学的喜爱与学习。参考文献：1 陈传璋，金福临编，数学分析（上下册）第二版，高等教育出版社2 蔡子华主编，2005年数学复习大全（经济类），现代出版社3 冯丽珠，变形法求极限的变法技巧 ，武汉职业技术学院学报，2003年3月，35-364 李小光，求极限的若干技巧，西安航空技术高等专科学校学报，2002年3月，20-21致谢这次毕业论文能够得以顺利完成，自始至终都是由丁老师全面、具体的指导之下进行的。丁老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使我受益非浅，终生难忘。丁老师严谨的治学态度和对工作的兢兢业业、一丝不苟的精神将永远激励和鞭策我认真学习、努力工作。在此还要感谢帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励。我要在这里对他们表示深深的谢意！感谢身边所有的朋友与同学，谢谢你们四年来的关照与宽容，与你们一起走过的缤纷时代，将会是我一生最珍贵的回忆。