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例3.2.5

下一节:例3.2.6

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例3.2.5课程教案、知识点、字幕

下面我们来看这个例子

这个例子仍让我们求极限

但是在这个例子中

我们看到了都是三角函数

以及反三角函数的相关题目

那么遇到这样的三角函数

以及反三角函数我们应该如何处理呢

我们逐个来看一看

首先呢我们看到了这有2分之π

减arctanx

那么遇到这个问题

我们应该首先将它化解一下

我们可以令2分之π减arctanx等于u

那么我们看也就是arctanx

它就是2分之π减u

从而呢也就是tan2分之π减u

就是x

由诱导公式也就是cotu等于x

那也就是呢

tanu是等于x分之1的

这里注意到x是趋向于正无穷的

所以我们可以有保号性

认为x是大于0的

那么arctanx就在0到2分之π之间

2分之π减arctanx

也在0到2分之π之间

也就是u在0到2分之π之间

现在我们得到了tanu得x分之1

那么我们看u应该得谁呢

也就是说这里的u

就应该是arctanx分之1

从而我们现在要求这个极限

就方便多了

实际上它就是x趋于正无穷

注意了 2分之π减arctanx

就化简成了arctanx分之1

注意x趋于正无穷

x分之1是不等于0

而趋向于0

此时我可以用等价无穷小代换

arctanx分之1

等价于x分之1

从而极限得1

这样我们就求解好了第一个问题

遇到反三角函数时

我们有的时候要对这个反三角的表示

进行一些整理与化简

这样把它化简成

我们易于利用等价无穷小代换的形式

接下来我们再来看一下第二个问题

实际上和第一个问题的想法

是类似的

这里遇到arctanx比x加1减4分之π

我们需要先进行化简

同样的我们令u等于arctanx加1比x再减4分之π

也就是arctanx加1比x

等于u加4分之π

好 大家注意了

我现在先讨论一下u的范围

这里x是趋于正无穷的

x加1比x是大于1的

所以arctan呢实际上是4分之π到2分之π

减去4分之π

那么这里呢

实际上u它的范围是0到4分之π

下面两边我们取正切

也就是x加1比x

等于右边的tanu加1

比上1减去tanu

接下来我们整理一下

那么我希望求解出tanu得多少

我们看一下

这个x和tanu一乘是x倍的tanu

这一边交叉相乘

有一个负x

所以等式移到右边是2x倍的tanu

那么我们再看这个x乘以1

与这个x乘以1

实际上就抵消掉了

我们还看看还剩哪些量

它们相乘之后呢

还剩一个常数

所以最终我们就得到了

那么我们接下来需要从这个表达式中

解出tanu

在这呢大家不难看出来

你整理一下

这个tanu的值

实际上就是2x加1分之1

那么这时我就可以解出u的值了

是arctan2x加1分之1

所以我们化简完了呢就可以整理了

这就是x趋于正无穷

arctan2x加1分之1

再乘以外边有一个根号下x方加1

最终x趋向于正无穷

2x加1分之1是不得0而趋于0的

arctan2x加1分之1

等价于2x加1分之1

这样呢最终就变成了根号下x方加1

比上2x加1的极限

这个极限值

大家容易看出来

当x趋于正无穷时是2分之1

从而呢我们在这就直接写上一步

答案就出来了

下面我们接着看第三问

第三问呢

这里是x方分之1减去一个连乘

这个连乘是cosx乘到cosn倍的x

其中n是某一个正整数

x呢 是趋0的

这是极限过程

那么这里显然大家看出来

似乎要用到1减cosx等价于2分之1x方

好 我们来看一看

这里我们要计算这个极限

当然和1减cosx等价于2分之1x方有关

那么这里啊

我们如何把cosx提取出来

这里呢 cosx和后边的cos2x

cosnx都相乘了

所以在这呢

我们打一下这个1的主意

首先呢我们把这个1重新写一下

把这个1看成sinx的平方

加cosx的平方

后边减cosx cos2x cosnx

然后呢这个整体比上x方

那么我不妨第一部分比一个x方

第二部分呢 再比一个x方

我呢 把这个加号给它向下移

看成两个分式

注意到前面这一部分

当x趋于0时

sinx比x 它的极限是存在的 是1

那么平方之后呢

极限还是1

在前边四则运算时

我们提到过

做加减运算时

如果某一部分的极限存在

我们可以先求解出来

整体这个极限的存在性

依赖于后边这一部分

那么前面这个极限是等于1的

后边这个极限呢

我们看到了 这里有一个公共的项

cosx提出来

这里还剩一个cosx减去cos2x

cos3x一直到cosnx

再除以x的平方

大家看这 当x趋于0时

cos0是得1的

我们前边在四则运算中

也讲过 乘除运算中

某一部分的极限是存在且不等于0的

我们可以先求出来

那么这个极限呢

我就写成了1加上

因为cos0得1啊

我就不写了

这里呢分子就剩下了这个表达式

那我这样做

cosx我减一个1除一个x方

后边呢我加上一个1

再减cos2x cos3x

一直到cosnx 再除以x方

大家看这一部分极限是存在的

我们当然在加减运算中

还是可以先求出来的

等于1加上

那么这一部分的极限呢

cosx减1等价于负2分之1x方

所以呢我们把负2分之1写这

这是这一部分极限

那么加上谁呢

剩余这一部分 x趋于0

是1减去cos2x cos3x

一直到cosnx

再比上一个x方

做到这个位置

大家看到了我现在所剩余的

这一部分极限中

相当于就是把cosx给运算没了

只剩下cos2x cos3x一直到cosnx了

那么我想一定能够猜出来

接下来我们又要怎么做

接下来呢

等于1加负2分之1先不动

我们再写一步啊

估计就可以推出这个一般的情形了

把这个1看成sin2x它的平方

加cos2x它的平方

然后再减cos2x cos3x cosnx

好 那这时我还是这除一个x方

后边也除以一个x方

我们把这个加号呢

变成两个分式相加好了

好 这是这一部分

现在这个极限的值就是1加上负2分之1

好 这一部分极限是存在的

sin2x等价于2x

所以这里实际上这个极限

就是2的平方

而后边这个极限

我们按照前面的方法

提取一个cos2x出来

这样x趋0时

cos2x极限是1我可以先算出来

还剩谁呢

这里分子是cos2x减去剩下就是cos3x了

一直乘到cosnx

那我在这这样处理

cos2x减个1

比上一个x方

加上一个1减去cos3x

cos4x一直到cosnx

我呢 再除以一个x的平方

当然 我们现在就关注这个极限

这个极限显然也是存在的

我们可以先求

这里大家注意了

当x趋向于0时

1减cos2x

那么2x也是不等于0而趋向于0的

它等价于的是2分之1括号2x的平方

所以呢这块还是自动的求极限是带一个负号

它应该等于1加2方加上

后边这个呢

首先是负2分之1

然后后边是极限是负的2分之1

乘以2的平方

剩余的部分是x趋向于0时

分子是1减cos3x cos4x

一直到cosnx

再除以x的平方

最终呢 我们实际上是可以发现的

这个答案其实呢

有两部分构成

一部分是1方加到n方

还有一部分是负2分之1倍的1方加到n方

所以呢我们把它整理到一起

是1减2分之1倍的1方加2方

一直加到n方

当然了 它就等于2分之1倍的

我们中学是学过这个公式的

1方加到n方

是6分之1 n n加1 2n加1

从而呢我们整理一下

也就等于12分之1倍的n

n加1

以及2n加1

好 这道题对大家的要求就较高了

事实上想比较好处理这个问题

我们需要大家对三角函数公式

有较灵活的运用

这里我们特别提一句

在中学里边

我们大家对很多三角函数公式

现在的要求并不是太高

那么在微积分里边

有一些公式是我们后边的基础

比方说在三角函数中

大家要掌握的应该有两角和

两角差 二倍角公式

三倍角公式

以及半角公式 万能公式

积化和差 和差化积等等

如果大家对这些公式不熟悉

请大家自行翻阅相关的资料

高等数学习题课课程列表:

第零章 课程序论

-课程序论

--课程序论

第一章 实数与函数

-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

--复合与基本初等函数

--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1.2.10思考题

--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

--例3.1 Cauchy不等式

--重要不等式

--例3.2 Bernoulli不等式

第二章 数列极限

-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

--数列极限定义的分析

--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2.2.9(1)

--例2.2.9(2)

--例2.2.9(3)

--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

--Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

--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

第三章 函数极限

-第1节 函数极限的定义与性质

--函数极限的定义(1)

--函数极限的定义(2)

--函数极限的定义(3)

--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

--Cauchy收敛准则

--无穷小量与等价无穷小替换

--例3.2.3

--例3.2.4

--例3.2.5

--例3.2.6

--例3.2.6思考题

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--无穷大量

--例3.2.8

--例3.2.9

--例3.2.10

--例3.2.10思考题

-第2节 练习题--作业

-第二次单元测试--作业

第四章 函数的连续性

-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

第五章 级数

-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

第七章 多元函数积分学

-第1节 重积分(6月14日之前看完)

--函数极限的定义(1)

--函数极限的定义(2)

--函数极限的定义(3)

--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

-期末考试--结课考试

例3.2.5笔记与讨论

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