1第一章函数极限和连续(2)

2019-05-24 10:36

于任意给定的正数对应的函数值

,总存在正数?,使得当x满足不等式0?x?x0??时,?(不论它多么小)

f(x)都满足不等式f(x)?A??,那么常数A就叫做函数f(x)当x?x0. limf(x)?A或f(x)?A(当x?x0)

x?x0时的极限,记作

说明:函数的左极限

x?x0lim?f(x)?A或f(x0?)?A;右极限limfx(?)A或

?x?x0f(x0?)?A;左极限与右极限统称单侧极限.函数f(x)当x?x0时极限存在的充要条件是左

右极限都存在并且相等,即(2)

f(x0?)?f(x0?).

大于某一正数时有定义.如果存在常数

x??时函数的极限:设函数f(x)当xA,对于任

意给定的正数

,总存在正数X,使得当x满足不等式x?X时,对应的函数值?(不论它多么小)

f(x)都满足不等式f(x)?A??,那么常数A就叫做函数f(x)当x??时的极限,记作

. limf(x)?A或f(x)?A(当x??)

x??说明:此定义包含

x???limf(x)?A和limf(x)?A两种情况.

x???2.函数极限的性质(以

x?x0为例)

性质(1):(函数极限的唯一性)如果

limf(x)存在,那么这极限唯一.

x?x0性质(2):(函数极限的局部有界性)如果

limf(x)?A,那么存在常数M?0和??0,使

x?x0得当

0?x?x0??时,有f(x)?Mx?x0.

性质(3):(函数极限的局部保号性)如果

,那么存在常limf(x)?A,且A?0(或A?0)

. ??0,使得当0?x?x0??时,有f(x)?0(或f(x)?0)

(三)极限运算法则 1.如果(1)(2)

limf(x)?A,limg(x)?B,则有

x?x0x?x0x?x0x?x0lim[f(x)?g(x)]?limf(x)?limg(x)?A?B;

x?x0lim[f(x)?g(x)]?limf(x)?limg(x)?A?B;

x?x0x?x0x?x0 6

f(x)Af(x)limx?x0??,其中B?0; (3)limx?x0g(x)limg(x)Bx?x0(4)

lim[cf(x)]?climf(x),其中c为常数;

x?x0x?x0(5)

lim[f(x)]n?[limf(x)]n,其中n为正整数.

x?x0x?x02.设有数列(1)(2)

{xn}和{yn},如果limxn?A,limyn?B,则有

n??n??lim(xn?yn)?A?B;

n??lim(xn?yn)?A?B;

n??(3)

limn??xnA?,其中yn?0(n?1,2,?)且B?0. ynBx?x0x?x03.如果

?(x)??(x),而lim?(x)?A,lim?(x)?B,则A?B.

y?f[g(x)]是由函数u?g(x)与函数y?f(u)复合

x?x0u?u04.复合函数的极限运算法则:设函数而成,

f[g(x)]在点x0的某去心邻域内有定义,若limg(x)?u0,limf(u)?A,且存

?在

?0?0,当x?U(x0,?0)时,有g(x)?u0,则limf[g(x)]?limf(u)?A.

x?x0u?u0说明:本法则以

x?x0为例,其他趋向下亦成立.

(四)极限存在准则

1.准则

I 如果数列{xn}、{yn}及{zn}满足下列条件:

?n0?N,当n?n0时,有yn?xn?zn,

n??(1)从某项起,即(2)

limyn?A,limzn?A,

n??那么数列

{xn}的极限存在,且limxn?A.

n??准则

I? 如果函数f(x)、g(x)及h(x)满足下列条件:

(1)当

x?U(x0,r)(或x?M?)时,

g(x)?f(x)?h(x),

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(2)

x?x0(x??)limg(x)?A,limh(x)?A,

x?x0(x??)那么

x?x0(x??)limf(x)存在,且等于A.

说明:准则2.准则

I及准则I?称为夹逼准则.

II 单调有界数列必有极限.

准则II? 单调有界函数必有极限.(函数有界一般是指在某个邻域内有界)

(五)两个重要极限

1.

limsin?(x)sinx?1,式中不管自变量x是哪种趋向,只要在此趋?1,可引申为lim?(x)?0x?0?(x)x向下

?(x)?0即可(?(x)?0?或?(x)?0?时亦成立).

lim(1?x)?e

x?01x2.或

1lim(1?)x?e,可引申为lim(1??(x))?(x)?0x??x?(x)??1?(x)?e(

?(x)?0?或?(x)?0?时亦成立)或lim(1?1?(x))?e(?(x)???或

?(x)?(x)???时亦成立).

说明:数列亦有第二种极限形式,即必好好掌握. (六)无穷小和无穷大 1.定义

(1)无穷小的定义:如果函数为当

1lim(1?)n?e.两个重要极限是考试的必考内容,请大家务n??nf(x)当x?x0(或x??)时的极限为零,那么称函数f(x)x?x0(或x??)时的无穷小量(简称无穷小).特别地,以零为极限的数列{xn}称为

{xn}当作特殊的函数来看待,故所谓的无穷小本质上就是函数,

n??时的无穷小.

说明:以后我们再提到无穷小时,把数列并且一定是在自变量

x的某一趋向下才有意义.

f(x)的绝对值无限增大,则称函数f(x)(2)无穷大的定义:如果在自变量的某一变化过程中,函数为自变量在此变化过程中的无穷大量(简称无穷大).

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说明:在自变量的同一变化过程中,如果

f(x)为无穷大,则

1为无穷小;反之,如果f(x)为

f(x)无穷小且

f(x)?0,则

1为无穷大.

f(x)2.无穷小的比较

?,?均为自变量同一趋向下的无穷小,且??0,

??0,则称?是比?高阶的无穷小,记作??o(?); (1)如果lim?(2)如果

lim???,则称?是比?低阶的无穷小; ???c?0,则称?与?是同阶无穷小; (3)如果lim?(4)如果

lim??1,则称?与?是等价无穷小,记作?~?; ???c?0,k?0,则称?是关于?的k阶无穷小. (5)如果limk?3.无穷小的性质

(1)有限个无穷小的和是无穷小. (2)常数与无穷小的乘积是无穷小. (3)有限个无穷小的乘积是无穷小. (4)有界函数与无穷小的乘积是无穷小.

(5)求两个无穷小之比的极限时,分子及分母都可用等价无穷小来替换,即设

?,?,??,??均为

??????lim(lim自变量同一趋向下的无穷小,且?~??,?~??,lim存在,则lim?????表示自变量的任一趋向下的极限,以后文中出现此符号时均为此意,不再解释). 说明:等价无穷小非常重要,故将常用的等价无穷小列举如下,请大家务必牢记.

x?0时sinx~x,可引申为?(x)?0时,sin?(x)~?(x); x?0时tanx~x,可引申为?(x)?0时,tan?(x)~?(x);

x?0时arcsinx~x,可引申为?(x)?0时,arcsin?(x)~?(x);

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1212x?0时1?cosx~x,可引申为?(x)?0时,1?cos?(x)~?(x);

22x?0时n1?x?1~11x,可引申为?(x)?0时,n1??(x)?1~?(x); nnx?0时ex?1~x,可引申为?(x)?0时,e?(x)?1~?(x);

x?0时ln(1?x)~x,可引申为?(x)?0时,ln(1??(x))~?(x).

三、连续 (一)连续的概念 1.连续的定义

连续性定义(1):设函数

f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果

?x?0?x?0lim?y?lim[f(x0??x)?f(x0)]?0,

则称函数

y?f(x)在点x0连续(即自变量的变化量趋于零时函数值的变化量也趋于零).

连续性定义(2):设函数

f(x)在点x0的某一邻域内有定义,如果limf(x)?f(x0),则称函

x?x0数

y?f(x)在点x0连续.

2.左连续、右连续及区间连续 (1)左连续:

x?x0lim?f(x)存在且等于f(x0),即f(x0?)?f(x0);

x?x0(2)右连续::

lim?f(x)存在且等于f(x0),即f(x0?)?f(x0);

f(x)在区间每一点都连续,则称f(x)为该区间上的连续函数,或者说函数

(3)区间连续:若函数

f(x)在该区间上连续.如果区间包括端点,则函数f(x)在右端点连续是指左连续,f(x)在左端

点连续是指右连续.

说明:一切初等函数在其定义区间内都是连续的. (二)函数的间断点

1.定义:设函数(1)在

f(x)在点x0的某去心邻域内有定义,如果函数有下列三种情形之一:

x?x0处没有定义;

x?x0处有定义,但limf(x)不存在;

x?x0(2)虽在

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