当前课程知识点:高等数学习题课 > 第三章 函数极限 > 第2节 复合函数的极限 Cauchy收敛准则 无穷小量与无穷大量 > 例3.2.4
下面我们再继续利用等价无穷小替换
来求解几个极限问题
我们来看第一个极限
这里x是趋于无穷的
那么x分之1是趋0的
cosx分之1就趋于1
lncosx分之1就是趋于0的
那么这时
有了对数我们自然想到一个等价无穷小替换
x趋于0时
ln1加x是等价于x的
好 我们看能不能利用上这个结论
等于极限过程是x趋于无穷
那么ln
这里啊要写成1加x的形式
那我给它写成一个1加cosx分之1再减1好了
这时我们把这两个量
看成一个整体
大家注意
当x趋于无穷时
x分之1是不等于0
而趋向于0
从而cosx分之1
是不等于1而趋向于1
所以它减1
就是不得0而趋0
这时符合复合函数的运算
我们这里直接就利用等价无穷小了
这里x方不动
ln1加上它
就等价于cosx分之1减1
大家注意
我接着进行运算
当x趋于无穷时
注意这是乘除的形式了
这是一个表达式和另一个表达式相乘
那么当x趋于无穷时
x分之1是趋于0的
所以这就让我们想起了另一个等价无穷小
当x趋向于0时
1减cosx等价于2分之1x方
你看啊 这个x分之1是不等0而趋0的
在这 我们在x方这不动
但是你注意
这是cosx分之1减1
我提一个负号出来
那这就是1减cosx分之1
那么x趋于无穷
x分之1趋于0
它等价于2分之1x方分之1
这样这个x方和分母的x方就约掉了
从而最终的极限值是负2分之1
那么这个问题呢
我们就顺利的解决了
但这里有一个问题值得注意
我们在证明等价无穷小替换的这个结论时
是fx除以gx
我们首先把它除以一个f1x乘以一个f1
再除以一个g1乘以一个g1
这也就告诉我们等价无穷小直接替换时
实际上最直接的应用
是应用到乘除运算中
大家看这个题目
有的同学在这一步
它也想用等价无穷小替换
它想这样预谋一下
这里你比方说它写上x趋于无穷
x方它就写成了ln
那么这个是等价于负的2分之1x方
然后他又发现这个等于x趋于无穷
x方 那么这时他趋0
我就换成负的2分之x方
也得负2分之1
这样这个代换啊
是十分危险的
我们说这里我们在证明等价无穷小替换时
是乘除运算
而这里ln里边
我们是不能这样替换的
这实际上应该叫做错误的过程
得到了正确的结论
所以这啊
我们要打一个叉
这是错误的过程得到了正确的结论
那么等价无穷小替换呢
大家一定要注意
接下来我们看第二个小问题
让我们求这个极限
大家看整体最外层的运算
还是做乘法运算
所以这里呢
可以考虑是否能够用等价无穷小替换
我们看x趋向于无穷时
x分之1
是不等于0而趋向于0
从而sinx分之1
也是不等于0而趋向于0的
这样我们就可以替换了
它等于x趋向于无穷时
那么e的sinx分之1次方减1
我就首先给它替换成sinx分之1
好 那接下来这个怎么做都行了
你如果愿意替换
你可以将sinx分之1再替换一次
x乘以x分之1
这样 这个表达式就是1了
极限值自然也是1
如果你不愿意替换
那么你把这个x弄到分母上去
就变成了x分之1
当x趋于无穷时
x分之1是不等于0
而趋于0的
sinx分之1比x分之1
我们也由重要极限可以得到
它等于1
同样 我们有的同学
这里边是这样写的
有同学一看x趋于无穷时
这里x分之1是趋于0的
那么sinx分之1
我可不可以直接就等价于x分之1呢
变成了这样
然后当x趋于无穷时
那大家一看x分之1趋于0
e的x分之1次方减1
等价于x分之1
这得1
那么它这画上了等号
这就又糟糕了 糟糕了 糟糕了
糟糕在什么地方
这里我们我们运算
这个指数运算中是不能先利用等价无穷小替换的
所以你这里第一步就错了
那后边呢我们就不看了
这实际上也是错误的过程
得到了正确的结论
大家一定要注意
等价无穷小替换
我们应该由最外层
向里层一步一步的去替换
下面我们来看第三个例题
这里x趋于正无穷
x方乘以3的x分之1次方
减去3的x加1分之1次方
那看到这个形式
大家一定想到了指数函数的那个等价无穷小代换
具体说来
也就是x趋于0时
a的x次方减1
等价于x乘以lna
那你注意了
这里首先要有减1啊
所以怎么办呢
我们先给它提取一个3的x加1分之1
这里x方不动
好 这样同底数幂相除底数不变 指数相减
x分之1减去x加1分之1
就是这个形式
最后呢再减1
大家看一看 注意了
x趋正无穷时
我们关注的这个量是不等于0而趋于0的
这时我们就可以用这个等价无穷小替换了
3的x加1分之1
这里是x方
那么用指数函数的这个等价无穷小代换
它就等价于x乘以x加1分之1
再乘以ln3
好 我们来看 实际上呢x趋于正无穷
x加1分之1是趋于0的
这个极限呢是1
我实际上刚才就可以求出它来
当然我现在求也没问题
这是一个2次多项式
这也是一个2次多项式
这个比值x趋于无穷
极限应该是最高次项系数比1
所以最终就得到了这道题的答案是ln3
这道题呢我们就计算完了
那么这里有的同学看到这个形式
你看a的x次方要减1啊
有同学这样写
大家看可不可以
有的同学是怎么写的呢
他发现啊
这里需要减1
他这样做
3的x分之1次方减1
然后减去我后边3的x加1次方也减个1
好 那有同学说
我把这个替换一下
我把这个也等价无穷小替换一下
那这样是否可以呢
当然现在它是可以画等号的
没问题
接下来 有的同学就这样写了
他就等于这个极限x趋于正无穷
好 这里边呢
他就等价无穷小替换了
一个是x分之1乘ln3
一个是x加1分之1
也乘以ln3
然后最后啊
当然ln3就提取出来了
剩下这两个通分之后
容易看出来极限是ln3
我们现在就有一个大大的问号了
这一步是可以做的吗
这个等号能不能做
这可不可以呢
实际上这也是错误的过程得到正确的结论
那么这里为什么是错误的呢
我们在后边马上就要揭晓这个答案
请大家留意
还是这句话
等价无穷小替换
在乘除使用时 没有问题
那么在其余情况下
我们一会儿再继续接着说
有了前面几个小题的基础
第四个小题我们就可以迎刃而解了
这个极限呢 我们看一下分母
首先有一个ln1加x
它是当x趋于0等价于x的
所以我把分母直接写成了x的4次方
而这一部分
1减cos2分之x
是不等于0而趋于0的
所以我可以直接替换成
2分之1减cos2分之x的平方
好 我们再来看
当x趋于0时
那么2分之x也是不得0而趋于0的
这呢 x的4次方分之1我放在这
2分之1我放在这
里边1减cos2分之x
它是等价于2分之1 2分之x的平方的
外边还有一个平方
好 此时大家看
这时4次方和4次方就约掉了
我们常数看一看得多少
答案最终是128分之1
这里我们大家一看分子根据前面的经验
我们是不能先把那个1减cos2分之x
进行替换的
我们要从外边替换起
那么到了这一步
大家也许会有一个疑问了
不是不能先替换里边的吗
为什么这平方的话
我先把里边替换了呢
这里巧了
这平方可以看成两个1减cos2分之x相乘
那么这整体上
还是乘除运算
所以呢 我两个可以同时替换
那这时
最后就得到了正确的答案
这是正确的过程
得到了正确的结论
好 这个例题我们就讨论到这
-课程序论
--课程序论
-第1节 集合的界与确界
--集合的界的概念
--例1.1.1
--确界的定义
--例1.1.2
--例1.1.3
--例1.1.4
--例1.1.5
--例1.1.6
--例1.1.7
-第1节 练习题--作业
-第2节 函数的性质
--映射与函数定义
--反函数
--例1.2.1
--例1.2.2
--例1.2.3
--例1.2.4
--例1.2.5
--例1.2.6
--例1.2.7
--函数的性质
--例1.2.8
--例1.2.9
--例1.2.10
--例1.2.11
--例1.2.12
--例1.2.13
--例1.2.14
-第2节 练习题--作业
-第3节 几个不等式
--不等式
--重要不等式
-第1节 数列极限的定义
--数列极限的定义
--例2.1.1
--例2.1.2
--例2.1.3
--例2.1.4
--例2.1.5
--例2.1.6
--例2.1.7
--子数列的极限
--例2.1.8
--例2.1.9
--数列极限的性质
--例2.1.10
--例2.1.11
-第2节 数列极限存在的充分条件
--四则运算法则
--例2.2.1
--例2.2.2
--例2.2.3
--夹挤准则
--单调有界定理
--重要极限
--例2.2.4
--例2.2.5
--例2.2.7
--例2.2.8
--例2.2.10
--例2.2.11
--例2.2.12
--无穷大量
--例2.2.13
-第2节 练习题--作业
-第3节 实数理论
--Video
--区间套定理
--定义总结
--例2.3.1
--例2.3.2
--例2.3.3
--例2.3.4
--例2.3.5
--例2.3.6
--例2.3.7
--例2.3.8
--例2.3.9
-第一次单元测试--作业
-第1节 函数极限的定义与性质
--例3.1.2
--例3.1.3
--例3.1.4
--例3.1.5
--例3.1.6
--例3.1.7
--海涅定理1
--海涅定理2
--例3.1.8
--例3.1.9
--例3.1.10
-第1节 练习题--作业
-第2节 复合函数的极限 Cauchy收敛准则 无穷小量与无穷大量
--复合函数的极限
--例3.2.1
--例3.2.2
--例3.2.3
--例3.2.4
--例3.2.5
--例3.2.6
--Video
--无穷大量
--例3.2.8
--例3.2.9
--例3.2.10
-第2节 练习题--作业
-第二次单元测试--作业
-第1节 函数的连续性
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-第1节 练习题--作业
-第2节 闭区间连续函数的性质
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-第2节 练习题--作业
-第3节 函数的一致连续性
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-第3节 练习题--作业
-第三次单元测试--作业
-第1节 数项级数
--引言
--例1
--例2
--例3
--例4
--例5
--例6
--例7
--例8
--例9
--例10
--例11
--例12
--例13
--例14
-第1节 重积分(6月14日之前看完)
--例3.1.2
--例3.1.3
--例3.1.4
--例3.1.5
--例3.1.6
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-期末考试--结课考试