(二)求解方法多样
求极限的题目类型广泛,而求极限的方法非常多样,方法灵活多变技巧性强。常用的方法就有很多,例如利用夹逼法则求极限,利用洛必达法则求极限,等价无穷小量代换求极限等等。不同的方法适用的情况不同,并且有许多方法存在运用时需要特别注意的问题或使用误区。往往两个问题的模式相似,却不能生搬硬套,照搬将解题方法迁移使用。当不符合适用的范围时,即使看起来完全相似的题目,解决的方法却大不相同。同时,同一个问题往往有多种方法可以解决,有些方法显得思路清晰,有些方法显得中规中矩却大大增加了复杂程度,有些方法则是巧妙有新意,如何选择最便捷的解决方法也值得思考。所以应当对求极限的方法进行综合的总结思考以及归纳探讨,深入理解求极限问题,掌握各类方法与技巧。这样才能深入掌握各个方法的精髓,正确又快速的解决求极限的问题。
二、求极限的常用方法及举例说明
(一)利用定义证明极限
利用定义多适用于验证某个结果是否为所求的极限,往往不能直接求得极限。平常一般很少会用定义来直接求解极限,同时,该方法在某些情况下,例如在字母较多的情况下,并不一定是最优最简便快速的方法,在后文会提到某类可以用定义法来验证,但是用其他方法可以更加方便的解决。有时也会涉及到放缩的问题,而适当的放大与缩小需要一定的技巧。
1。数列极限
我们引入数列极限的定义,然后用定义可以证明许多求极限问题。
定义1[1]:设 为数列, 为定数。若对任给的正数 ,总存在正整数 ,使得当 时有
则称数列 收敛于 ,并记作
例1:考虑数列 ,这里 为大于 的任何常数,证明
解:记 ,
则 二项展开
,
可得不等式
对于任意给定的正数 ,由不等式
可解得 ,故 可取 。
例2:证明:
解:由
对任意给定的正数 ,只要
便有
即当 时,上式成立。又由于是在 的条件下成立的,故应取
2。函数极限
下面我们先引入函数极限的概念,然后再利用定义解决问题。
定义2[1]: 为定数,若对任给的 ,存在正数 ,使得当 时总有
则称函数 当 趋于 时以 为极限,记作
为定数,若对任给的 ,存在正数 ,使得当 时总有
则称函数 当 趋于 时以 为极限,记作
例3:证明:
解:
即要找到一个正数 ,使得对任给的正数 ,得当 时有
即
要满足以上条件,反解出 的范围即
那么当 取 时就能保证对任给的正数 ,当 时有
也就证明了 的结果为 。
例4:证明
解:任意 ,
等价于
不等式左半部分显然成立,因此只需关注右半部分,先限制 ,则有
故对任意给的正数 ,只须取 ,则当 时,
成立。
函数极限还有以下的定义形式。
定义3[1]:(函数极限的 定义)设函数在点的某个空心邻域 内有定义, 为定数,若对任给的 ,存在正数 ,使得当 时有
则称函数 当 趋于 时以 为极限,记作
例5:证明
解:即要找到 ,使得当 时,
左端为
考虑 的某一邻域 ,即 , ,于是
那么当 时,上式右端就小于 ,故取
这时当 时,就有 。
(二)利用夹逼准则求极限