微积分(五)——函数、极限与连续

文章目录

    • 前言
    • 函数
    • 极限
      • (一)函数极限
        • 1)函数极限的求解方法
        • 2)函数极限的类型
        • 3)由已知极限求参数
        • 4)已知极限求另一极限
        • 5)无穷小的比较
      • (二)数列极限
        • 1)数列极限的求解方法
        • 2)数列极限的类型
      • (三)极限运算定理
    • 连续

前言

本笔记不涉及基础知识,重点在于分析考研数学的出题角度和对应策略。笔记随着做题的增多,不定时更新。且为了提高效率,用表线性梳理的形式代替思维导图,望谅解。

如有缺漏错误,欢迎补充指正!

函数

这一节对函数的考察十分有限,包括有界性、奇偶性、周期性和复合函数。

  • 有界性通常需要利用定义求解,与极限结合。
  • 奇偶性包括函数求导、求积以及两函数之积之和的奇偶性
  • 周期性一般与定积分联系
  • 复合函数把握好自变量定义域

极限

(一)函数极限

1)函数极限的求解方法

  1. 四则运算求解
  2. 基本极限求解
  3. 等价无穷小替换
  4. 洛必达法则
  5. 佩亚诺余项泰勒公式
  6. 夹逼准则

2)函数极限的类型

  • 第一梯队: 0 0 \frac{0}{0} 00
  • 第二梯队: ∞ ∞ \frac{\infty}{\infty}
  • 第三梯队: 0 ⋅ ∞ 0·{\infty} 0 ∞ − ∞ {\infty}-{\infty}
  • 第四梯队: 1 ∞ 1^{\infty} 1 0 0 0^0 00 ∞ 0 {\infty}^0 0

函数极限类型所在梯队越高,可以求极限的方法就越多。

  • 第一梯队可以使用上述的所有求解方法。
  • 第二梯队还可以用洛必达法则,但等价无穷小和泰勒公式不适用;
  • 第三梯队一般需要通过取倒数同乘表达式来化为第一梯队类型;
  • 第四梯队的方法也很固定,取对数利用重要极限 lim ⁡ x → 0 ( 1 + 1 x ) x \lim\limits_{x\to0}(1+{\frac{1}{x}})^{x} x0lim(1+x1)x,逐渐化为更上层的梯队进行求解。

3)由已知极限求参数

  • 类型与函数极限的类型相同,考察极限的化简以及哪些项会影响函数的极限值。
  • 带有 ∣ x ∣ |x| x e 1 x e^{\frac{1}{x}} ex1的情况注意极限的定义,可以从坐标的两边趋近该点的极限。

4)已知极限求另一极限

  • 利用现有的极限凑出所要求的极限,或极限的一部分。再进行求解。

5)无穷小的比较

  • 将无穷小都化为 a x k ax^k axk的等价无穷小或同阶无穷小的形式,逐个比较。
  • 常利用泰勒公式,泰勒公式求解在大多数极限时直接的不讲道理。

(二)数列极限

1)数列极限的求解方法

  1. 夹逼准则
  2. 积分和式求极限
  3. 单调有界原理

2)数列极限的类型

  1. n项和或n个因式的积的数列的极限 ------ 尝试夹逼准则或者积分和式
  2. 递推形式给出的数列的极限 ------ 首先证明单调有界,若无法证明尝试夹逼准则
  3. 以数列极限定义的函数的表达式 ------ 夹逼准则

(三)极限运算定理

写几个常用但不直观的定理:

  • lim ⁡ x → x 0 u ( x ) \lim\limits_{x\to{x_0}}u(x) xx0limu(x) lim ⁡ x → x 0 v ( x ) \lim\limits_{x\to{x_0}}v(x) xx0limv(x)都不存在,那么 lim ⁡ x → x 0 u ( x ) + v ( x ) \lim\limits_{x\to{x_0}}u(x)+v(x) xx0limu(x)+v(x) lim ⁡ x → x 0 u ( x ) − v ( x ) \lim\limits_{x\to{x_0}}u(x)-v(x) xx0limu(x)v(x)要么都不存在,要不只能存在其中一个。
  • lim ⁡ x → x 0 g ( x ) = u 0 \lim\limits_{x\to{x_0}}g(x) = {u_0} xx0limg(x)=u0 lim ⁡ u → u 0 f ( u ) = A \lim\limits_{u\to{u_0}}f(u) = A uu0limf(u)=A,不可以推出 lim ⁡ x → x 0 f ( g ( x ) ) = A \lim\limits_{x\to{x_0}}f(g(x)) = A xx0limf(g(x))=A。因为在 x 0 x_0 x0的去心邻域内,有可能 g ( x ) = u 0 g(x) = {u_0} g(x)=u0

连续

  • 讨论函数的连续
  • 讨论函数的间断点类型
  • 由函数的连续条件求参数

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