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中文摘要、关键词???????????????(Ⅱ) 1、绪论 ????????????????? (1) 2、函数的极限 ??????????????? (1) 2.1函数极限的概念及性质 ???????????(1) 2.2求函数极限的方法总结 ???????????(3) 3、函数的连续与一致连续????????????(15) 3.1函数的连续及其性质 ????????????(15) 3.2 一致连续的判定方法????????????(22) 参考文献???????????????????(26) 英文摘要、关键词???????????????(27)
函数的极限与连续
数学与信息科学学院数学与应用数学专业
指导教师 谢永红
作 者 程雅
摘要:论文分为两大部分,第一大部分主要介绍一元函数极限的有关知识,包
括函数极限的概念、性质、存在条件并详细总结了函数极限的求法有:(1)?─?定义法;(2)两边夹求极限;(3)归结原则;(4)柯西收敛准则;(5)四则运算法;(6)初等方法;(7)洛必达法则;(8)等价无穷小替换;(9)自然对数法;(10)级数法;(11)积分中值定理;(12)变量替换;(13)因式分解;(14)放缩法共14种方法。第二大部分介绍了一元函数连续性的有关知识,包括函数连续的定义,连续函数的局部性质、整体性质,以及一致连续的定义及证明方法并通过例题体现。
关键词 极限,洛必达法则,柯西收敛,连续,一致连续
1、绪论:极限理论是学习高等数学和数学分析的基础,目前数学分析领域极限
的求法已经研究的比较透彻,论文主要是将前人研究的结论和成果进行总结,使人们对于极限的求法更容易操作,遇到相关问题更容易去解决。在论文中首先介绍极限理论中的基本概念及性质,然后用较多的篇幅来介绍各种类型的函数极限的相应求解方法。连续函数是数学分析中着重讨论的一类函数,论文中从连续函数的定义、性质、间断点的类型做了比较系统的概述,通过例题具体应用了连续函数的性质来解决问题,最后具体讲解了一致连续函数的判定方法。
2、函数的极限
2.1函数极限的概念及性质
2.1.1概念:
函数极限定义的六种形式:
(1)limf(x)?A????0,???0,当0??x?x0???时,有?f(x)?A???;
x?x0(2)lim?f(x)?A????0,???0,当0?x?x0??时,有?f(x)?A???;
x?x0(3)lim?f(x)?A????0,???0,当???x?x0?0时,有?f(x)?A???;
x?x0(4)limf(x)?A????0,?M?0,当│x│>M时,有?f(x)?A???;
x??(5)limf(x)?A????0,?M?0,当x>M时,有?f(x)?A???;
x???(6)limf(x)?A????0,?M?0,当x<-M时,有?f(x)?A???。
x??? 函数在某过程中以零为极限,则称为在该过程下的无穷小量,理解无穷小量阶的比较的定义及其意义,掌握等价无穷小量在极限计算中的应用。 例如 当x?0时,有x ~sinx~ tanx ~arctanx~ arcsinx~
x2ln(1+x)~ e-1 1-cosx ~
2x当极限为无穷时,定义为:
(7)limf(x)????G?0,?M?0,当│x│>M时,有│f(x)│>G.
x??(8)limf(x)?????G?0,?M?0,当│x│>M时,有f(x)>G.
x??(9)limf(x)?????G?0,?M?0,当│x│>M时,有f(x)<-G.
x??注意:仅以x?x0为例,对函数极限定义(1)中的?和?的特性进行讨
论:
① 该定义称为函数极限?─?定义(精确化定义),相当于数列极限的?─N 定义; ② 0<│x-x0│< ? , 要求x?x0 (x趋于x0)但x≠x0 ,这一点非常重要;
③ 函数极限定义中的?与数列极限定义中的?一样,具有两重性,即任意性和相对固定性,?是用来控制精度的。另外,若?为任意正数,
?则 , ?2,? 等均为任意正数,均可扮演? 的角色,也即?的第
2三个特性─多值性; ④ 一般来说?是用来控制自变量x的,它表示x与x0的接近程度,相当于数列极限?─N 定义中的N,它的第一个特性是相应性,即对给定的?> 0,都(至少)有一个?与之相对应,?依赖于?,但不是由?所唯一确定的,
所以?是依赖于?而适当选取的,为此常记为?(x0;?) ;一般说来,?越小,?也相应的要小一些,而且?可以取得更小些,但是定义中是要求由 0<│x-x0 │
??,等等比?还小的正数均可满足要求,由此?不是唯23一的。这就是?的第二个特性─多值性。 此要求,则
⑤ 函数极限的等价定义:任给 ?>0 ,存在正数?,使对一切x?U0 (x0 ;
?) 有f (x)?U (A;?) ;
?正数?,?x'满足 0<│x'-x0 ⑥ 函数 f(x) 不以A为极限定义:??0>0 ,
│,使得│f(x') -A│??0.
2.1.2函数极限的性质; ① 唯一性:若极限存在,则必是唯一的;
② 局部有界性:若极限存在,则存在x0的某去心邻域,使得 f(x)在其内有界;
③ 局部保号性:若limf(x)=A>0(或<0),则对于任何正数r
x?x0存在U0(x0),使得对一切x?U0(x0)有f(x)>r>0(或f(x)<-r<0); ④ 保不等式性:设limf(x)与limg(x)都存在,且在某邻域U0(x0;?')内
x?x0x?x0有f(x)?g(x),则limf(x)?limg(x);
x?x0x?x0
⑤ 迫敛性:设limf(x)=limg(x)=A,且在某U0(x0;?')内有
x?x0x?x0f(x)?h(?x),(则gxlimh(x)=A;
x?x0x?x0x?x0⑥ 极限四则运算法则:若极限limf(x)与limg(x)都存在,则函数f(x)±g(x), f(x)·g(x) ,当x?x0时极限也存在,且(1)
x?x0lim?f(x)?g(x)?x?x0x?x0=
x?x0x?x0limf(x)?limg(x)x?x0x?x0;
(2)lim?f(x)?g(x)??limf(x)?limg(x);又若limg(x)≠0,则f/g当
x?x0时极限存在,且有(3)limx?x0f(x)?limf(x)/limg(x);
x?x0g(x)x?x0⑦ 复合函数的极限
sinx1?1;lim(1?)x=e;
x?0x??xx1.1.3函数极限存在的条件:
(1) 左极限=右极限;
(2) 归结原则(海涅定理); (3) 柯西收敛准则; (4) 单调有界定理;
⑧ 两个重要极限:lim2.2 、求函数极限的方法总结
概述求函数极限的基本方法:
2.2.1按???定义证明(验证)极限:
条件:已知极限值
关键:寻找?(?) 使用方法
(1) 求最大的?;由不等式︳f(x)-A︳,直接解出0
求解过程较复杂,可先将︳f(x)-A︳化简,适当放大,成为关于
于是要使?x?x0?的简单函数g(?x?x0?)即︳f(x)-A︳?g(?x?x0?),︳f(x)-A︳,只要g(?x?x0?),求出?(?);
(3) 分步法:尤其是函数极限,若不对x进行限制,便无法化简和放
大,为此先限定x的取值范围,然后按(2)方法求得?(?)即可。
例1.(用第(1)种方法)