关于求极限对几个问题的思考和总结

1、无穷小的等价代换问题

最常见的疑问是,无穷小是否能在加减法中进行等价替换?

等价替换其实是麦克劳林展开式的一个"特例":
以sinx~x为例:
在这里插入图片描述
x只是sinx展开的一部分,当sinx被替换成x时,它的精度被下降了。

精度是造成在加减法时等价替换出现错误的罪魁祸首。

一开始思考的是分子是多项式的情况:

关于求极限对几个问题的思考和总结_第1张图片
造成这种错误,是因为sinx和tanx在展开时,没有到立方项。
为什么要到立方项呢? 跟分母有关
因为分子两者运算后,立方项前的系数并不为0,因为立方项和分母的比值是一个不为0的常量。结果是个常量又怎么能忽略呢?

当然,sinx和tanx可以继续往后展开,因为展开越多就证明该多项式越等价与该三角函数。但是没必要,展开后发现高阶项与分母比值都是0了~

也就是说分子展开的情况要根据分母来判断
分子阶数大于等于分母的就好啦。

分母是多项式怎么替换
分母多项式,各项展开后的运算,保证结果是不为0的最低项就好了。

2、所谓求极限值需要的“同时性”

一开始,是被这道题搞懵的:
关于求极限对几个问题的思考和总结_第2张图片
来自汤老的习题~
汤老在解释的时候说的是求极限值要整个式子同时求,我听的云里雾里,不太明白。后来看到一位大佬在知乎上对这个问题做出解释,才恍然大悟~传送门

讲一下自己的思考:
一切有极限的运算都要通过四项基本运算准则
关于求极限对几个问题的思考和总结_第3张图片
为什么强调有极限呢?因为极限不存在的时候,是通过其他方法来判断(例如:存在+不存在,存在*不存在)。极限不存在,本身就没满足四项基本运算前提条件,前面所说的其他方法不属于四项基本运算,所以两者是不冲突的。

回到汤老这题中:
由于分母趋于无穷,即极限不存在,所以不能使用四项基本准则
也就是说:不能对分子分母分开求极限再相除

正确的做法是,它们只能当一个整体先进行等价变换
关于求极限对几个问题的思考和总结_第4张图片
直到分母不存在:此时只剩一项,自然也没有什么运算准则可言了~
注意一点是:分子的e并不是通过重要极限2得出来的,重要极限2是求极限值的一个等式,前面说了不能对分子分母分开求极限。 它只是换了个等价的形式,并没有求极限值,所以跟四项运算准则不冲突~
等价代换和求极限值不是一回事~四项运算准则只针对计算极限值而言
以前总是烦,有些项代入趋向的值就是一个常数了,但有时候直接代又是错的。
要看它是否满足四项基本运算~

还有一种情况:
汤老说,当某个因子,代入x可以成为一个非零的数,可以将该定项(非零因子)提到外面去。其实这个做法也是符合四项基本准则的,我觉得这是一种经验方法,因为一开始并不知道这个式子是否有极限。

非零因子提出是不影响整体极限的情况的:
首先如果把非零因子当作f(x),那么与之相乘的为g(x)。
原式为limf(x)g(x)
非零因子极限f(x)是存在的。
假设g(x)极限不存在,提出后算的结果肯定是不存在。提出没问题
假设g(x)极限存在,完全符合运算准则,没毛病。提出没问题

所以说因子的提出,不会影响最终想求出的结果
它不是一种定理,是一种做题方法。

记录一下最近的思考,方便以后自己回顾和纠错~

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