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高等數學筆記第二天

基本初等函式--->初等函式: 有限次四則運算; 

極限存在法則一:夾逼準則:

    eg:對於無窮項四則運算,lim 1/(n^2+1) + 2/(n^2+2) + ....+ n/(n^2+n)

 極限存在法則二:單調有界定理:

     eg:知道首項和關係項 的 遞迴數列。 

          x1 =10, x n+1=  

      其解決步驟:

            1.求單調性(根式有理化), 關鍵: 

與 同號,即與 同號。

            2.證有界;

            3.對關係式求極限;

  關於無窮小量的重要極限1:

      

         推論:   

         常見的幾個實現:

                 

        

  關於無窮小量的重要極限2(冪指函式的無窮大量):

          <---->    

         推論:  

  無窮小量的比較:

       1.高階無窮小:  ,稱為: 阿爾法 是  碑拓  的高階無窮小,反之。 記作: 阿爾法= O(碑拓)

       2.低階無窮小:同上類比。

       3.同階無窮小:  ,C為常數。  稱為:  阿爾法 是 碑拓 的 同階無窮小。

       4.K階無窮小: ,C為常數,稱為: 阿爾法 是 碑拓  的 K階無窮小。

       5.等價無窮小:   ,稱為: 阿爾法 是 碑拓 的等價無窮小。 記作: 阿爾法 ~ 碑拓。

 無窮小量的運算:

       低階無窮小 +  高階無窮小 =  低階無窮小。 即:  

  等價無窮小的性質:

        1.自反性;  2.對稱性;  3.傳遞性;

  等價無窮小定理一:

         若,α ~ β,則  α - β =O(α) 或  O(β)

  等價無窮小定理二:

         若α ~ β,則  lim f(x)*α = lim f(x)*β

         推論: α ~ α1,   ββ1  ,則   lim f(x)*α  /  lim f(x)*β =  lim f(x)*α1 / lim f(x)*β1 。

  常用的等價無窮小:

        1.sinx ~ x;

        2. arc sinx ~ x;

        3.tan x ~  x;

        4.arc tan x ~ x;

        5. 1- cosx ~ x^2/2;

        6.ln(1+x) ~ x;

        7.e^x -1 ~ x;

        8.(1+x)^(1/n) -1  ~ x/n;

        9.(1+x)^(1/2) -1  ~ x/2;

函式連續的定義:

    定義一:      :  前提: 1.x0 處函式有定義;   2.x0 處 有極限; 3.極限與函式值相等。

    定義二: ∀ε>0,∃δ>0,當  |x - x0| <δ時,有:|f(x) - f(x0)|<ε。 

 函式的左連續:

    

 函式的右連續:

      

 分段函式的連續性:  除了要考慮分段點外,還要考慮分段點處的連續性。

  函式的第一類間斷點:

        1.極限存在(無定義,或 有定義但函式值與極限不相同),稱為 :可去間斷點;

         2.極限不存在,但左右極限存在,稱為:跳躍間斷點。(注意,此時,左右極限必須不相同。)

  函式的第二類間斷點:

         1.至少有一側 是 以 無窮為 極限 的點,稱為:  無窮間斷點。

         2.不斷震盪的極限情況; 稱為震盪間斷點。 

                   如:    函式   

                             其在點x=0處沒有定義,且當x趨於0時,函式值在-1,1這兩個數之間交替振盪取值,極限不存在。

   函式的連續性質:

        1.連續函式的四則運算:若 f(x),g(x)在 x0連續,則,f(x)+-g(x), f(x)*g(x) ,  f(x)/g(x) 連續。

               推論:兩個連續函式的  和,差,積,商(分母不為零)仍然連續。  如: tanx = sinx/cosx

        2.反函式的連續性:

              若f(x)在定義域內單調且連續,則x=f ^(-1)(y) 在定義域內單調且連續。

        3.複合函式的連續性:  設 u = g(x)

                1.若 lim g(x) = u0,(x->0);   limf(u) =f(u0),(u->u0);  則 lim f[g(x)] = f(u0),(x->0);

                    說明: 複合函式,內極限,外連續,則極限運算與 連續函式運算順序可交換。

                2.若u=g(x) 在 x0處連續,且 y= f(u) 在 u0 = g(x0)連續,則y = f[g(x)] 在x0處連續;

                    說明: 複合函式,內連續,外連續,則總體任然是連續函式。

        4.基本初等函式: 

               基本初等函式在定義域內連續。

        5.一切初等函式,在其定義區間上連續。

              可利用該性質求極限:

                    1.若為連續函式,代入函式即可。

                    2.外函式連續,則對內函式求極限,再代入。

        6.冪指函式的連續性: (g(x))^(f(x))

              1.確定型:

                      x-x0時,f(x) ->b , g(x) -> a,則: lim( (g(x))^(g(x)) )=  a^b;

               2.未定型:

                     1. 1^ ∞ 型別,如: lim(1+2x)^(3/sinx),x->0; 

                     2.∞^0型別。

                     3.0^0型別。

                    它們的處理方法:  變換為: lim e^ ( f(x)*ln g(x) )處理。  主要的思路是,將冪指函式化簡為基本函式,原因是:利用指數,將一個指數轉換為對數,然後對數 與 冪數 狼狽為奸。。

                      例題:   lim (cosx) ^(1/ln(1+ x^2)), x-> x0;

     最值定理:

                f(x)在[a,b]上連續,則函式有界,取到最值。

     零點定理:

             f(x) 在 [a,b]上連續,且 f(a) 與 f(b) 異號,則 至少 存在一點  ξ,使得 f(ξ) = 0;

     介值定理:

             f(x) 在 [a,b]上連續,且M 和  m 分別是  f(x) 在[a,b]上的最值,則對任意的C  介於 [m,M]之間,在(a,b)至少存在一點 ξ,

使得, f(ξ) = C。

         舉例: f(x) 在[0,1]連續,對[0,1] 任一點x  有, 0<= f(x) <= 1,證 [0,1] 中必然存在一點c,使得  f(c) = C;