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文檔簡介

1、-高等數學-第一章函數、極限、連續函數是微積分的研究對象,極限是微積分的理論基礎,而連續性是可導性與可積性的重要條件。它們是每年必考的內容之一。第一節數列極限與函數極限【大綱內容】數列極限與函數極限的定義以及它們的性質;函數的左極限與右極限;無窮小和無窮大的概念及其關系;無窮小的性質及無窮小的比較;極限的四則運算;極限存在的兩個準則;單調有界準則和夾逼準則;兩個重要極限:;洛必達()法則。【大綱要求】理解極限的概念,理解函數左極限與右極限的概念,以及極限存在與左、右極限之間的關系;掌握極限的性質及四則運算法則;掌握極限存在的兩個準則,并會利用它們求極限;掌握利用兩個重要極限求極限的方法;理解無

2、窮小、無窮大的概念,掌握無窮小的比較方法,會用等價無窮小求極限;掌握用洛必達()法則求未定式極限的方法。【考點分析】數列極限的考點主要包括:定義的理解,極限運算法則的理解,單調有界準則和夾逼準則求極限,利用定積分的定義求和式的極限等等。函數極限的考點主要包括:用洛必達法則求未定式的極限,由已知極限求未知極限,極限中的參數問題,無窮小量階的比較等等。一、數列的極限1.數列的極限無窮多個數按一定順序排成一列:稱為數列,記為數列,其中稱為數列的一般項或通項。設有數列 和常數A。若對任意給定的,總存在自然數,當n>N時,恒有,則稱常數A為數列的極限,或稱數列收斂于A,記為或。沒有極限的數列稱為發

3、散數列。收斂數列必為有界數列,其極限存在且唯一。2.極限存在準則(1)定理(夾逼定理)設在的某空心鄰域內恒有,且有, 則極限存在,且等于A .注對其他極限過程及數列極限,有類似結論. (2)定理:單調有界數列必有極限. 3.重要結論:(1)若,則,其中為任意常數。(2)。(3)。【考點一】(1)單調有界數列必有極限. (2)單調遞增且有上界的數列必有極限,單調遞增且無上界的數列的極限為.(3)單調遞減且有下界的數列必有極限,單調遞減且無下界的數列的極限為.【評注】(1)在應用【考點一】進行證明時,有些題目中關于單調性與有界性的證明有先后次序之分,需要及時進行調整證明次序。(2)判定數列的單調性

4、主要有三種方法:計算. 若,則單調遞增;若,則單調遞減。當時,計算. 若,則單調遞增;若,則單調遞減。令,將n改為x,得到函數。若可導,則當時,單調遞增;當時,單調遞減。【例1·證明題】設數列滿足證明數列的極限存在并求極限.【答疑編號911010101】1.X0>0X0>0 ,假設 Xn>0 , n2 Xn>0 , 假設成立 Xn>0 , , n1 ,n1 時 Xn+1Xn 且令,因為,由極限的保號性知令n, a2=2【例2·證明題】設f(x)是區間上單調減少且非負的連續函數,證明數列的極限存在。【答疑編號911010102】例2 f(x)且

5、f(x)0 f(x) 又 f(x)00 0an0 , 且an+1an 存在【考點二】(夾逼準則)設有正整數,當時,且,則.【評注】在使用夾逼準則時,需要對通項進行“縮小”和“放大”,要注意:“縮小”應該是盡可能地大,而“放大”應該是盡可能地小,在這種情況下,如果仍然“夾”不住,那么就說明夾逼準則不適用于這個題目,要改用其他方法。【例3·計算題】計算極限:【答疑編號911010103】例3 SinX0 ,根據積分的不等式定理若在a ,b f(x)g(x),則。 令n0 0 0(取右端點) (取左端點)【考點三】用定積分的定義計算和式的極限:由定積分的定義知,當連續時,有, 【例4

6、83;計算題】求下列極限:【答疑編號911010104】【例5·選擇題】等于()【答疑編號911010105】【考點四】設,則。也就是說,將數列中的正整數改為連續變量,令,則數列的極限等于相應的函數的極限。綜合題也很重要。 【例6·解答題】設在x=0某鄰域內可導,且.求極限.【答疑編號911010201】6. f(0)=1 ,f(0)=2 令 1 再利用重要極限 【例7·選擇題】設, 則極限等于()【答疑編號911010202】 而 【例8·證明題】設,證明:(1)對于任何自然數n,方程在區間中僅有一根。(2)設【答疑編號911010203】要證:有根令

7、 (1)令,至少存在使F(xn)=0 F(x)在嚴格單減則F(xn)=0 且 xn 唯一8.(2) 在內在上嚴格單減二、函數的極限【考點五】也就是說,函數極限存在且等于A的充分必要條件是,左極限與右極限都存在,并且都等于A。 【評注】在求極限時,如果函數中包含或項,則立即討論左右極限和,再根據【考點五】判斷雙側極限是否存在。【例9·解答題】確定常數a的值,使極限存在。【答疑編號911010204】不存在 X<0X0 , x>0令a=3-a【考點六】使用洛必達()法則求型未定式的極限之前,一定要將所求極限盡可能地化簡。化簡的主要方法:(1)首先用等價無窮小進行代換。注意:等

8、價無窮小代換只能在極限的乘除運算中使用,而不能在極限的加減運算中使用,但在極限的加減運算中高階無窮小可以略去;(2)將極限值不為零的因子先求極限;(3)利用變量代換(通常是作倒代換,令)(4)恒等變形:通過因式分解或根式有理化消去零因子,將分式函數拆項、合并或通分達到化簡的目的。(5)常見的等價無窮小代換:當X0時,我們有:未定式極限: , 0×1 ,00 ,0【例10·解答題】求極限.【答疑編號911010205】x0,xln(2cosx)ln3 【例11·解答題】求極限【答疑編號911010206】解: x0 ln(1+x)x 【例12·解答題】設函

9、數f(x)在x=0處可微,又設,函數,求極限【答疑編號911010207】 【考點七】求型未定式極限的方法: (1)分子、分母同時除以最大的無窮大 (2)使用洛必達( )法則【例13·解答題】求極限 .【答疑編號911010301】13.【考點八】化和型未定式為型和型的方法是: (1)通分法(2)提因子法(3)變量代換法,0×【例14·解答題】求極限.【答疑編號911010302】14.(,-)x0 ,(1+x)2-12x【例14】求極限.【例15·解答題】求極限:【答疑編號911010303】 【例16·解答題】求極限 .【答疑編號91101

10、0304】【例17·解答題】求極限.【答疑編號911010305】17. 【考點九】(1)求冪指函數型不定式的極限,常用“換底法”或“用e抬起法”,化為型后再使用洛必達法則,即(2)計算型極限的最簡單方法是使用如下的 型極限計算公式:。推導如下(為簡便,略去自變量 ): 【例18·解答題】(北京大學,2002年)求極限.【答疑編號911010306】【例19·解答題】計算.【答疑編號911010307】19.(1)當a1時,19.當0a1時【考點十】(1)已知 ,則有:(2)已知 ,若 ,則 .【評注】在已知函數的極限求未知的參數問題時,【考點十】是主要的分析問題

11、與解決問題的方法。若且則【例20·解答題】設 ,則.【答疑編號911010401】【例21·選擇題】設為兩實常數,且有,則的值分別為()【答疑編號911010402】(A),(B) , (C),(D),【考點十一】在已知條件或欲證結論中涉及到無窮小量階的比較的話,則“不管三七二十一”,先用無窮小量階的比較的定義處理一下再說。【評注】無窮小量階的比較,是一個重要考點。其主要方法是將兩個無窮小量相除取極限,再由定義比較階的高低。設是同一過程下的兩個無窮小,即。若若 則稱是比低階的無窮小;若若則稱與是等價無窮小。若C0,0,則稱是的階無窮小。【例22·解答題】已知當時,

12、與是等價無窮小,與是等價無窮小,求常數和。【答疑編號911010403】 (k0) 【例23·選擇題】當時,和都是關于的n階無窮小量,而是關于的m階無窮小,則()。【答疑編號911010404】 (A)必有m=n(B)必有 (C)必有(D)以上幾種情況都有可能若則時,是的n階無窮小量;若A+B=0則時,是比還高階的無窮小; 【例24·證明題】設函數f(x)在x=0的某鄰域內具有二階連續導數,且,。證明:存在唯一的一組實數,使得當時,是比高階的無窮小。【答疑編號911010405】證明方程組有唯一解 第二節 函數的連續性【考點分析】主要考點包括:函數連續的充要條件,間斷點的類

13、型及其判斷,閉區間連續函數的性質定理及其應用等。一、函數的連續性與間斷點.函數連續性概念連續:定義1設函數在點的某鄰域內有定義,若,則稱函數在點處連續,并稱為連續點。定義2若函數在點的某個左(右)鄰域內有定義,并且,則稱函數在點處左(右)連續。顯然,函數在點處連續的充要條件是在點既左連續又右連續。定義3函數在開區間內連續,是指在內每點都連續;在閉區間上連續,是指在開區間內連續,并且在左端點處右連續,在右端點處左連續。使函數連續的區間,稱為的連續區間。.函數的間斷點及其分類定義函數不連續的點稱為函數的間斷點,即在點處有下列三種情況之一出現:(1)在點附近函數有定義,但在點無定義;(2)不存在;(

14、3)與都存在,但,則稱在點處不連續,或稱為函數的間斷點。 間斷點的分類:設為函數的間斷點,間斷點的分類是以點的左、右極限來劃分的。 第一類間斷點:若與都存在,則稱為第一類間斷點: (1)若,則稱為跳躍型間斷點,并稱為點的跳躍度; (2)若存在(即=),則稱為可去間斷點。此時,當在無定義時,可以補充定義,則在連續;當存在,但時,可以改變在的定義,定義極限值為該點函數值,則在連續。 第二類間斷點:若與中至少有一個不存在,則稱為第二類間斷點,其中若與中至少有一個為無窮大,則稱為無窮型間斷點;否則稱為擺動型間斷點。【例25·解答題】設函數 問a為何值時,在x=0處連續;a為何值時,x=0是的

15、可去間斷點?【答疑編號911010501】在處連續【例26·解答題】設,其中試求的表達式,并求函數在間斷點處的左、右極限。【答疑編號911010502】 由于 【例27·解答題】試確定和的值,使有無窮間斷點,且有可去間斷點.【答疑編號911010503】二、閉區間上連續函數的性質定理定理1:(有界性定理) 閉區間a,b上的連續函數 必在a,b上有界。定理2:(最大值最小值定理) 閉區間a,b上的函數,必在a,b上有最大值和最小值,即在a,b上,至少存在兩點 ,使得對a,b上的一切x,恒有.此處與就是 在a,b上最小值與最大值。定理3:(介值定理) 設函數在閉區間a,b連續,m與M分別為 在a,b上的最小值與最大值,則對于任一實數c(mcM),至少存在一點,使。定理4:

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