第一章:函数与极限
第一节:函数
1、函数的性质:单调性,有界性(包括有界与无界),奇偶性,周期性。
(重点在于单调性与奇偶性)
单调性:)()(,,212121x f x f x x X x x <⇒<∈∀单调增加。
)()(,,212121x f x f x x X x x >⇒<∈∀单调减少 有界性:M x f X x M ≤∈∀>∃)(,,0 无界性:M x f X x M >∈∃>∀)(,,0
奇偶性:)()(x f x f -=偶,)()(-x f x f -=奇。
奇函数0点一定为0(重点) 周期性:)()(T x f x f +=,如果)()(b ax f x f +=,T 为)(x f 的周期,则周期为a
T
第二节:极限
1、数列极限
定义:
εε<->>∃>∀⇔=∞
→A x N n N A x n n n ,,0,0lim
利用定义证明函数有界: 1) 对函数取绝对值。
2) 利用函数的性质,结合自变量的定义域,进行适当的放大 3) 找出定义中所说的常数M ,使得对于定义域内x , M x f ≤)( 判断单调性的方法:
1) 证明)()(x f x f -=或者)()(x f x f -=- 2) 利用奇偶的运算性质。
奇+奇=奇,偶+偶=偶,奇*偶=奇,奇*奇=偶 3) 利用导数,导数大于0,递增。
M x N n N M x n n n >>>∃>∀⇔∞=∞
→,,0,0lim
性质:
1) 唯一性:收敛数列极限唯一 2) 有界性:收敛数列必有界
3) 子数列收敛:注意震荡数列并不是,一个数列收敛,则它的所有子数列都收敛。
4) 保号性:A x n n =∞
→lim ,当A>0时,存在从某个N 开始,n x > 0.
5) 有序性: n n y x ≤,则n n n n y x ∞
→∞
→≤lim lim 。
四则运算:
1) b a y x n n n +=+∞
→)(lim
2) b a y x n n n ⋅=⋅∞
→)(lim
3) b
a
y x n n n =∞
→)(lim
,(b ≠0) 2、函数极限
定义:
εε<->>∃>∀⇔=∞→a x f X x X a x f x )(,0,0)(lim 时,当
εδδε<-<-<>∃>∀⇔=→a x f x x a x f x x )(0,0,0)(lim 00
,当
性质:
1) 唯一性,左极限等于右极限。
2) 局部有界性(重点):极限存在,则某一空心邻域内有界(注意,一定是空心邻域,该点不一定存在) 3) 有序性:同数列极限
4) 局部保号性(重点):0)(lim 0
>=→a x f x x ,则0)(>x f (空心邻域),同理小于也是。
运算性质:
同数列的运算性质,同时还有
)(lim )](lim[x f c x cf =,n n A x f =)](lim [
第三节:无穷大与无穷小
α+=⇔=a x f a x f )()(lim ,0lim =α。
无穷小。
∞=)(lim x f 无穷大
无穷小的运算性质:
1) 有限个无穷小的和为无穷小 2) 有界函数与无穷小的乘积为无穷小 3) 有限个无穷小的乘积为无穷小 无穷小的比较:
0lim
=αβ
说明β比α更高次方,称β是α的高阶无穷小,记为)(αοβ= ∞=αβ
lim 说明β比α更低次方,称β是α的低阶无穷小,记为)(βοα=
c k =αβ
lim 说明β与k α同次方,称β是α的k 阶无穷小,当k=1时,称为同阶无穷小
1lim =α
β
称为等价无穷小,记为βα~。
函数极限存在方法: 1) 函数定义,寻找适合大小的N 值,适用于证明已经给出的极限值 2) 极限存在定理: a. 夹逼准则:n n n z x y ≤≤,且a z y n n ==lim lim ,则a x n =lim
b. 单调有界必有极限:单调递减有下界,单调递增有上界。
c. 左右极限存在且相等<=>极限存在 极限不存在证明方法: 1) 左右极限不存在,或者存在不相等,常用于分段函数。
2) 寻找一数列,满足数列极限存在,但函数极限不存在,或者两组数列极限存在但是不相等。
等价无穷小的性质:
1) )(~αοαββα+=⇔,则1)(lim lim
=+=α
αοααβ 2) '
~αα,'
~ββ,则''
lim lim α
βαβ=
第四节:极限的计算
七种类型的极限:
00(重点),∞
∞,∞⋅0,∞-∞,∞1(重点),00,0
∞ 方法一:利用极限运算法则,有理运算,
1) 如遇到
∞
→x 的,如
)100(lim 2x x x x +-∞
→,先进行有理化,变成
]
1100
1)[(100lim
100100lim
22++-⇔-+-∞→-∞
→x
x x
x
x x x x 将x 换到分母,则这部分趋向于0,注意如果是趋向
于负无穷,注意提出的x 的正负号。
2) 注意一些常见的等式,如))((2
2
3
3
b ab a b a b a ++-=-,6
)
12)(1(3212
222++=
++++n n n n
方法二:利用基本极限公式
1) 基本极限的推广:对于∞
1的极限,形如)
()]
(lim [x x f ϕ,可简化为A=)(]1-)(lim[x x f ϕ,极限为A
e
2) 0110
11............lim 11b x b x
b x b a x a x a x a m m n m m n n n x ++++++++----∞→
复合函数的极限运算法则
)]([x g f y =在点x 0的某去心邻域有定义,若0)(lim 0
u x g x x =→,A u f u u =→)(lim 0。
则在x 0的某去心邻域,
当0)(u x g ≠时(重点),则可以推出A u f x g f u u x x ==→→)(lim )]([lim 0
a) n = m 时,原式=
m
n
b a b) n < m 时,原式=0 c) n > m 时,原式= ∞
3)
nx n e ∞
→lim
a) x < 0 , 原式=0 b) x >0 , 原式=∞ c) x = 0, 原式=1
方法三:利用等价无穷小
方法四:利用夹逼定理
方法五:利用单调有界准则:通常证明有界时,我们使用定义或者进行不等式的放缩。
常见的等价无穷小记忆:(x->0,同理,将x 替换成0)(→x ϕ同样成立)
x x x x x ~arcsin ~arctan ~tan ~sin
x x In ~)1(+,x e x ~1-,2
2
1~
cos 1x x -,mx x m ~1)1-+(,xIna a x ~1- 两个重要极限:1sin lim 0=→x x x ,e x
x x =+→)11(lim 0
常见的不等式:
1) ab b a ≥+2
,(a>0, b>0),同时,也可以写成ab b a 222≥+ 2)
n
n n a a a n
a a a a ......21321≥++++ 3)
b a b a b a -≥±≥+,同时可推广至绝对值内n 个数加减
方法六:利用洛比塔法则
方法七:利用泰勒公式求极限
方法八:利用从0到1的定积分的定义计算
⎰=∑=10
11lim x n i
n n i
应用洛比塔法则的注意事项: 使用条件:1,
∞∞00
2,在定义域内可导。
但如果求出来的极限不存在,即为∞,则不应该使用洛必塔法则
常见的需要记忆的泰勒公式:
第五节:连续与间断
连续 左右极限存在并且相等,且等于该点函数值
间断点:
1)可去间断点
a.间断点有定义,且左右极限相等,但不等于该点函数值
b.间断点无定义,左右极限相等
2)跳跃间断点:左右极限存在但不相等。
求函数的间断点及其类型的解题步骤
1.找出间断点,一般是无定义的点。
如分母不能为0等等
2.对每个间断点求左右极限
3.左右极限相等,第一类间断点,且为可去间断点。
左右极限存在但不相等,第一类间断点,为跳跃间断点
左右极限至少有一个不存在,为第二类间断点
左右极限为无穷,为无穷间断点。