高数第一章极限存在准则 两个重要极限
极限存在准则与两个重要极限
极限存在准则与两个重要极限首先，我们来定义极限存在准则。
设函数f(x)在x=a的其中一去心邻域内有定义，且有极限L，那么对于任意给定的正数ε，存在正数δ，使得当0<，x-a，<δ时，有，f(x)-L，<ε。
左极限：设函数f(x)在x=a的其中一左去心邻域内有定义，且有极限L，那么对于任意给定的正数ε，存在正数δ，使得当a-δ<x<a时，有，f(x)-L，<ε。
右极限：设函数f(x)在x=a的其中一右去心邻域内有定义，且有极限L，那么对于任意给定的正数ε，存在正数δ，使得当a<x<a+δ时，有，f(x)-L，<ε。
接下来，我们来介绍两个重要的极限存在准则。
1.夹逼准则（或夹挤准则）：设函数f(x)在x=a的其中一去心邻域内有定义，且在这个去心邻域中，存在两个函数g(x)和h(x)，满足g(x)≤f(x)≤h(x)。
若当x→a时，g(x)和h(x)的极限都是L，则函数f(x)在x=a处的极限也是L。
夹逼准则的直观意义是，如果一个函数在一些点附近被两个函数“夹住”，而这两个函数的极限是相等的，则原函数在该点也存在极限，并且极限等于夹逼的值。
2.单调有界准则：如果函数f(x)在x=a的其中一去心邻域内有定义，并且在这个去心邻域中是递增或递减的（即f’(x)≥0或f’(x)≤0），那么如果存在一个实数M，使得对于任意的x，都有f(x)≤M（或f(x)≥M），那么函数f(x)在x=a处存在极限。
单调有界准则的直观意义是，如果一个函数在一些点附近是单调递增或递减的，并且在该区间内被一个实数所界定，那么函数在该点存在极限。
这两个极限存在准则在微积分中具有重要的意义和应用。
在求解极限问题时，可以利用夹逼准则来确定极限的存在性。
而在证明一些极限存在的定理时，可以利用单调有界准则来进行证明。
总结起来，极限存在准则是用于确定函数在一些点是否存在极限的基本规则。
夹逼准则和单调有界准则是两个重要的应用极限存在准则，它们在微积分中有着广泛的应用。
高数1 极限存在准则与两个重要极限
假设 xn xn1 ,
则 x n 1 a x n a x n 1 x n
即 xn单增.
x n 1 从而 1, xn
又 x n a x n 1 ,
2 则 xn a xn1 .
2 a x n 1 a x n a x n 1 1 a 1 xn xn xn a xn xn
即 A g( x) A .
2 0, 当 0 x x0 2时, 有 h( x ) A ,
即 A h( x ) A .
取 min{ 1 , 2 , 0 }. 当 0 x x0 时,
有 A g ( x ) f ( x ) h( x ) A ,
x 2 sin 1 cos x 2 Solution. x x x x 2 sin 2 sin 1 cos x 2 2 2 lim lim lim x x x 2 x 0 x 0 x 0
1 cos x lim x x 0 x x 2 sin 2 sin 2 2 2 lim x x 2 x 0
即 f ( x) A .
lim f ( x ) A.
x x0
x0 ,
x0 ,
x 注意：极限过程为“ x x0 ” (或 x x , x , x 等).
如果数列 xn , yn , zn满足 准则I’： (1) yn xn zn ( n 1, 2,)
1
四. 第二重要极限
1 x lim (1 ) e x x
下面分三步进行讨论.
(1)设x依次按自然数n变化，则函数为 1 n xn f ( n) (1 ) n n 1 n( n 1) 1 n( n 1) ( n n 1) 1 xn 1 2 n 1! n 2! n! n n
微积分：极限存在准则与两个重要极限
02
两个重要极限
第一个重要极限
总结词
当x趋近于0时，sin(x)/x的极限为1。
详细描述
这个极限描述了正弦函数和x轴在x=0处的交点附近的相对大小关系。具体来说， 当x的值非常接近0时，sin(x)和x的大小关系近似相等。
第二个重要极限
总结词
当x趋近于无穷大时，(1+1/x)^x的极 限为e。
= 2epsilon$。最后，我们得出结论 $lim_{n to infty} a_n = L$。
极限存在准则的应用
应用场景
极限存在准则在实数序列的收敛性判断中有着广泛的应用。例如，在判断一个数列是否收敛时，我们 可以先找到一个收敛的子序列，然后利用极限存在准则判断原序列是否收敛。
应用方法
首先，我们需要找到一个收敛的子序列。这可以通过选取适当的项或通过数学变换实现。然后，利用 极限存在准则，我们可以判断原序列是否收敛。如果原序列收敛，则极限值等于子序列的极限值；否 则，原序列发散。
详细Байду номын сангаас述
这个极限描述了一个增长速度的问题。 具体来说，当x的值非常大时， (1+1/x)^x的增长速度近似等于e，这 是自然对数的底数，约等于2.71828。
两个重要极限的证明
第一个重要极限的证明
通过使用三角函数的性质和等价无穷 小替换，可以证明当x趋近于0时， sin(x)/x的极限为1。
第二个重要极限的证明
通过使用二项式定理和等价无穷大替 换，可以证明当x趋近于无穷大时， (1+1/x)^x的极限为e。
03
微积分中的其他概念
导数
导数定义
导数是函数在某一点的变化率，表示函数在 该点的切线斜率。
极限存在准则 两个重要极限
12/19/2010 10:04 PM
1 1 1 1 2 n −1 xn = 1+ 1+ (1− ) +L+ (1− )(1− )L(1− ). 2! n n! n n n
n→∞
12/19/2010 10:04 PM
令 lim xn = A, 对递推公式
n→∞
xn = a + xn−1 的两边取极限
lim xn = lim a + xn−1 ⇒ 1 ± 1 + 4a 4a , A = a + A ⇒ A − A−a = 0⇒ A = 2
2
n→∞
n→∞
存在, 因为 xn > 0, 且 lim xn存在,则 lim xn = A ≥ 0,
类似地, 类似地,
xn +1 1 = 1 + n+1
n +1
1 1 = 1 + 1 + (1 − ) +L 2! n+1
1 1 2 n−1 )(1 − )L(1 − ) + (1 − n! n+1 n+1 n+1 1 1 2 n (1 − )(1 − )L(1 − ) + ( n + 1)! n+1 n+1 n+1
1 − cos x 1 = 1 ⋅ lim = . 2 x →0 2 x
12/19/2010 10:04 PM
sin 3 x . 例11 求 lim x →π tan 5 x 解 令x = π − t ⇒ t = π − x , 当x → π 时 ⇒ t → 0, 则 sin ( 3π − 3t ) sin 3 x lim = lim x →π tan 5 x t → 0 tan ( 5π − 5t )
两个极限存在准则和两个重要的极限
两个极限存在准则和两个重要的极限第一个极限存在准则是柯西-斯维亚切斯极限存在准则（Cauchy-Schwarz Limit Existence Criteria）。
其表述为：对于一个函数 f(x)，如果对于任意的ε>0，存在一个δ>0，使得当 0<，x-a，<δ 时，总有，f(x)-f(a)，<ε，则函数 f(x) 在点 a 处存在极限。
第二个极限存在准则是海涅定理（Heine's Theorem），也被称为局部有界性定理（Local Boundedness Theorem）。
其表述为：如果对于一个函数 f(x)，在点 a 的一些邻域内 f(x) 有界，即存在一个常数 M>0，使得对于所有的x∈(a-δ,a+δ) 有，f(x)，≤M，则函数 f(x) 在点 a 处存在极限。
这两个极限存在准则都用于判断函数在其中一点处的极限是否存在。
柯西-斯维亚切斯极限存在准则要求函数在该点的极限存在时，对于任意给定的ε>0，都能找到对应的δ>0，使得函数值与极限值的差小于ε。
而海涅定理则要求函数在该点附近有界，即函数在该点附近的函数值都不超过一些常数M。
这两个定理的应用范围和方法略有不同。
除了极限存在准则外，还有两个重要的极限：无穷小与无穷大。
无穷小是指极限趋近于零的数列或函数。
对于一个数列 {a_n}，如果对于任意的正数ε>0，存在正整数 N，使得当 n>N 时，有，a_n，<ε，则该数列是无穷小。
对于一个函数 f(x)，如果在其中一点 a 处，有lim(x→a) f(x)=0，则该函数在点 a 处是无穷小。
无穷大则是指极限趋于无穷的数列或函数。
对于一个数列 {a_n}，如果对于任意的正数 M>0，存在正整数 N，使得当 n>N 时，有，a_n，>M，则该数列是无穷大。
对于一个函数 f(x)，如果在其中一点 a 处，有lim(x→a) f(x)=∞（或表示为lim(x→a) ，f(x)，=∞），则该函数在点 a 处是无穷大。
1.4 极限存在准则与两个重要极限
( A) e −2; (C ) 0;
2
§1.4 极限存在准则与两个重要极限
思考练习
选择
1 ( 1) lim x sin = ( C ). x →∞ x ( A) ∞; ( B ) 不存在; (C ) 1; ( D ) 0.
（2）lim ( 1 − x ) ）
x →0 − 2 x
=（ D ）
( B ) ∞; ( D) e .
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U 准则Ⅰ′ 如果当 x ∈ ( x0 , δ 0 )(或 x > M )时,有 准则Ⅰ′
(1) g ( x ) ≤ f ( x ) ≤ h( x ), ( 2) x→ x g( x ) = A, x→ x h( x ) = A, lim lim
( x→∞ )
0
( x →∞ )
0
存在, 那么 lim f ( x )存在, 且等于 A.
§1.4 极限存在准则与两个重要极限
一、极限存在准则 二、两个重要极限
sin x lim =1 x→0 x
1n lim(1 + ) = e n→∞ n
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§1.4 极限存在准则与两个重要极限
一、极限存在准则
1.夹逼准则 1.夹逼准则
准则Ⅰ 满足下列条件: 准则Ⅰ 如果数列 x n , y n 及 z n 满足下列条件:
= e −2 .
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§1.4 极限存在准则与两个重要极限
例5
3− x x ) . 求 lim( x →∞ 2 − x
1 x 解 原式 = lim(1 + ) x →∞ 2− x
1 2− x 1 2 ) ⋅ (1 + ) = lim (1 + x →∞ 2− x 2− x
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REPORTING
2023
目录
• 极限存在准则概述 • 第一个重要极限：夹逼准则 • 第二个重要极限：单调有界准则 • 极限存在准则的深入探讨 • 两个重要极限的拓展与应用 • 课程总结与回顾
2023
学习方法与技巧分享
深入理解概念
通过反复阅读教材和参考书籍，加深对极限存 在准则和两个重要极限的理解。
多做练习题
通过大量的练习题，熟练掌握求解函数极限的 方法和技巧。
归纳总结
及时归纳总结学习过程中的重点和难点，形成自己的知识体系。
下一步学习计划与建议
深入学习后续章节
在掌握本章知识点的基础上，继续深入学习后续章节，如导数、 微分等。
两个重要极限的引入
第一个重要极限
lim(sinx/x) = 1 (x->0)。
第二个重要极限
lim[(1 + 1/x)^x] = e (x->∞)。
引入原因
这两个极限在微积分学中具有重要地位，是求解许多复杂极限问题的基础。
应用举例
利用这两个重要极限可以求解诸如三角函数、指数函数、对数函数等的极限问题。
工程学
在工程学中，两个重要极限被用于分析和设计各 种工程结构，如桥梁、建筑、机械等，以确保其 稳定性和安全性。
经济学
在经济学中，两个重要极限被用于研究和分析市 场供需关系、价格变动等经济现象，为经济政策 制定提供理论支持。
两个重要极限的拓展形式
多元函数极限
将两个重要极限的概念拓展到多元函数，研 究多元函数在某一点或某一区域内的极限行 为。
2023
PART 03
极限存在准则 两个重要极限
第二个重要极限：勇气极限
勇气极限是指我们所能承受的恐惧和心理压力的极 限。了解并逐步超越这个极限，可以使我们在挑战 中变得无所畏惧。
重要性说明
1 激发潜力
了解重要极限能激发我们 内在的潜力，鼓励我们尝 试新事物并突破自身的局 限。
2 规避风险
重要极限的认识有助于我 们规避风险，避免陷入危 险和不理智的决策中。
极限存在准则：两个重要 极限
在极限存在的世界里，我们要探讨两个重要极限：极限存在准则以及第一个 和第二个重要极限。让我们一同揭开生活中最极致的部分。
极限存在准则
1
什么是极限存在准则？
极限存在准则是指在一定条件下，存在着极限情况的规律和约束。它定义了事物 的极限状态和行为。
2
为什么极限存在准则重要？
3 追求卓越
超越重要极限是追求卓越 的关键一步，让我们不断 学习、成长和创新。
实际应用
运动训练
运动训练中，了解和超越个人身体极限是提高 体能和成绩的关键。
领导能力
领导者需要超越自身能力和局限，带领团队不 断创新和突破。
创业企业
创业企业需要超越市场的竞争和资源限制，寻 找新的商业机会和创新解决方案。
科学研究
科学研究需要不断突破知识和技术的边界，发 现未知领域和新的发现。
总结和结论
极限存在准则以及两个重要极限的认识，可以帮助我们更好地理解和应对生活中的极端情况和挑战。通过超越 这些极限，我们能够实现更高的成就和创造。
极限存在准则能帮助我们了解事物的极端表现和局限，提醒我们在决策和行动中 要注意避免超越这些极限。
3
应用领域
极限存在准则广泛应用于科学研究、工程设计、金融市场和人类行为等领域，在 寻找平衡和解决问题时发挥着关键作用。
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当
时,
当
时,
lim
n
xn
a
令N max N1 , N2,
则n当 N
时, 有
由条件 (1) a yn xn zn a
即xn a ,
l故im
n
xn
a
.
2
例1. 证明
证: 利用夹逼准则 由.
n
n2
1
n2
1
2
n2
1
n
n2
n2
且
lim
n
n
n2 2
lim
n
1
1
n2
1
lim n
n
n2
1
n2
1
2
n2
1
n
1
3
准则1’ 函数极限存在的夹逼准则
当 x (x0 , ) 时, g(x) f (x) h(x) , 且
a
lim
n
xn
b
(m)
b ( 证明略 ) 5
例2. 设
证明数列
极限存在 . (P49)
证: 利用二项式公式(P270 ), 有
xn (1 1n)n
1
n 1!
1 n
n(n1) 2!
1 n2
n(n1)(n2) 3!
1 n3
n(n1)(nn1) n!
1 nn
11
x x0
2
x 2
1 2
lxim0sin2x
x 2
2
15
例6. 已知圆内接正 n 边形面积为
n
An
n
R2
sin
n
cos
n
R
证明:
证:
lim
n
An
lim
n
R
2
sin
n
cos
n
n
说明: 计算中注意利用
16
重要极限2. lim(1 1 )x e
x
x
xn
a xn
a
xn1 xn
1 (1 2
a xn 2
)
1 (1 2
a) a
1
∴数列单调递减有下界，
故极限存在， 设
lim
n
xn
A
则由递推公式有 A 1 ( A a )
A a
2A
x1 0,
xn 0,
故
lim
n
xn
a
9
二、 两个重要极限
重要极限lim1 sin x 1 x0 x
证: 当x 0
时,n设 x n 1, 则
(1
n11)n
(1
1 x
)
x
(1
1n)n1
lim (1
n
n11)n
lim
n
(1 n11)n1
1
1 n1
e
lim (1
n
1 n
)n1
lim [(1
n
1n)n（1
1n）]
e
lim (1
k
lim
x0
sin k
k x
x
k
2li.m tan x x0 x
lim x0
sin x
x
1 cos
x
lim sin x lim 1 1 x0 x x0 cos x
12
3.
解:t 令 arcsin x , 原式 lim t t0 sin t
4.
x则 sin t , 因此
记此极限为 e , 即
lim (1
n
1 n
)
n
e
e 为无理数 , 其值为
e 2.718281828459045
8
例3
设
xn1
1 2
( xn
a xn
)
( n 1, 2, )
,且
x1 0,
a0,
求
lim
n
xn
.
利用极限存在准则
解： xn1
1 2
(xn
a) xn
大
大
(n11)!(1 n11)(1 n21)(1 nn1) 正
比较可知 xn xn1 ( n 1, 2, )
又
xn
(1
1 n
)n
11
7
又 xn (1 1n)n 11 11
3
1 2n1
3
根据准则 2 可知数列 xn 有极限 .
证:
当x (0,
2
)
时，
△AOB 的面积＜
圆扇形AOB的面积
BD
1
ox C A
＜△AOD的面积
即12 sin x
1 2
tan
x
sin x x tan x
(0
x
2
)
故有 显然有
cos x sin x 1 x
(0
x
2
)
10
例4. 求下列函数的极限
1. lim sin kx lim k sin k x x0 x x0 k x
此极限也可写为lim (1
1
Байду номын сангаасz)z
e
z0 18
例7 已知
解: 原式 =
c ln 4
求 C。
ec 4
19
例8 求下列极限
t 解x:, 令 则
lim (1
t
1t )
t
lim
t
1
解
原式＝
说明
：若利用lim (1
(x)
1 (x)
)
(
x)
x
1 x
)
x
e
17
当
时, 令x (t 1), 则
从而有
t
lim (1
t
11)(t
1)
tlim(tt 1)(t1)
t
lim (1
1t )t
1
t
lim [(1
1t )t
(1
1t )]
e
故
lim (1
x
1 x
)
x
e
说明:
( x X 0)
lim g(x) lim h(x) A
x x0 (x )
x x0 (x )
lim f (x) A
(
x x
x0 )
( 利用定理1及数列的夹逼准则可证 )
4
3. 准则2 单调有界数列必有极限 （单调有界原理 )
lim
n
xn
a
(M
)
21!(1
1 n
)
31!(1
1n)(1
n2)
n1! (1
1 n
)
(1
n2)(1
nn1)
6
xn
11
21!(1 1n)
31!(1
1n)
(1
2 n
)
n1!(1 1n) (1 n2) (1 nn1)
xn1 11 21!(1 n11) 31!(1 n11)(1 n21)
sin t 1
t
解:t 令 arctan x, x则 tan t , 因此
原式 lim t t0 tan t
1
tan t
t
13
高等数学
第七讲
主讲教师: 王升瑞
14
例5. 计算下列函数的极限
1.lim x sin 1
1
x
x
2.
3.
1 12 2
3 2
2 sin 2
lim
第一章
第六节 极限存在准则 两个重要极限
一、极限存在准则 二、 两个重要极限
1
一、极限存在准则
1.准则1（数列极限存在的夹逼准则 )
(1) yn xn zn ( n 1, 2, )
(2)
lim
n
yn
lim
n
zn
a
证: 由条件 (2) , 0 , N1, N2 ,