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極限運算四個法則

生活 更新时间:2025-01-18 11:42:30

極限運算四個法則(極限的運算法則)1

極限的運算法則,主要是建立四則運算法則和複合函數的極限運算法則,利用這些法則,可以求某些函數的極限。

定理1 兩個無窮小的和是無窮小

證明:設α及β是當x->x0的兩個無窮小,而γ=α β, ∀ ε>0, 因為α是當x->x0時的無窮小,對于ε/2>0,∃δ1 > 0, 當0<|x-x0|<δ1時,不等式|α|<ε/2成立,又因β是當x->x0時的無窮小,對于ε/2>0, ∃δ2 > 0, 當0|x-x0|<δ2時,不等式 |β|<ε/2成立,取δ=min{δ1,δ2|, 則當0<|x-x0|<δ時,|α|<ε/2及|β|<ε/2同時成立,從而|y|=|α β|≤|α| |β|≤ε/2 ε/2=ε, 所以γ也是當x->x0時的無窮小。

推論:有限個無窮小之和也是無窮小。

極限運算四個法則(極限的運算法則)2

定理2 有界函數與無窮小的乘積之和也是無窮小

證:設函數u在x0的某一去心領域U(x0, δ1)内是有界的,即∃ M>0,使|u|≤M對一切x∈U(x0, δ1)成立,又設α是當x->x0時的無窮小,即 ∀ε>0, ∃δ2>0,當x∈U(x0, δ2)時,有|α|<ε/M。

取δ=min{δ1, δ2}, 則當x∈U(x0, δ)時,|u|≤M 及 |α|<ε/M同時成立,從而|uα|=|u| * |α|<M * ε/M = ε, 所以u * α是當x->x0時的無窮小。

推論1 常數與無窮小的乘積是無窮小

推論2 有限個無窮小的乘積是無窮小

定理3 如果lim f(x) = A, lim g(x) = B, 那麼:

1 lim[f(x) ± g(x)] = lim f(x)±lim g(x) = A±B;

2 lim[f(x) * g(x)] = lim f(x) * lim g(x) = A * B;

3 如果B≠0, 則lim(f(x) / g(x)) = limf(x) / lim g(x) = A/B

推論1 如果lim f(x) 存在,而c為常數,那麼 lim [c * f(x)] = c lim f(x). 就是說,求極限時,常數因子可以提到記号的外面,這是因為lim c = c;

推論2 如果lim f(x)存在,而n是正整數, 那麼lim [f(x)]^n = [lim f(x)]^n,這是因為 lim[f(x)]^n = lim[f(x) * f(x) * ... * f(x)] = lim f(x) * lim f(x) * ... * lim f(x) = [lim f(x)] ^ n。

極限運算四個法則(極限的運算法則)3

定理4 如果 f(x) ≥ g(x), 而lim f(x) = A, lim g(x) = B, 那麼A≥B

證 令t(x)=f(x)-g(x), 則t(x)≧0, 有lim t(x) = lim [f(x) - g(x)] = lim f(x) - lim g(x) = A-B, 所以A-B≥0 => A≥B

定理5 複合函數的運算法則

設函數y=f[g(x)]是由函數u=g(x)與函數y=f(u)複合而成f[g(x)]在點x0的某去心領域内有定義,若lim g(x) = u0(x->x0), lim f(u)=A (u->u0), 且存在δ0>0,當x∈U(x0, δ0)時,有g(x)≠u0, 則lim f[g(x)]=lim f(u) = A。

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