基本初等函数的极限(精选11篇)
指数函数 yaxa0,a1
a1 limax limax0;0a1 limax0 limax xxxx对数函数 ylogaxa0,a1
logax;0a1limlogax,limlogax a1limlogax,limxx0xx0
三角函数
ytanx lim
xk2tanx limxk2tanx
ycotx limcotx limcotx xkxk
反三角函数
xlimarctanx2arctanx;limarccotx0 limarccotxxlimxx2
幂函数 yx
x2定义域为R,例如yx2,limx
1/21/21/2limxlimx0(定义域内的点)0,定义域为,例如,yxxx0
x10,limx1 定义域为,00,,例如yx1,limxx0
x1/20,limx1/2 定义域为0,,例如yx1/2,xlimx0
注:不管的取值,定义域都包括0,
函数在高中数学教学中占据重要地位, 也是学生学习数学的难点所在。教师在函数内容教学上要把握宏观上的函数教学策略, 建立切实可行的函数教学方法和方式, 这对高中阶段学生熟练数学具有很重要的意义。这里, 我们以“函数概念与基本初等函数”为例, 对高中数学的教学方法和策略分析探讨。
二、在数学教学过程中的问题分析
(一) 对概念理解不深刻
学生对于函数的理解仅仅停留在概念层面, 并且存在着一定的认识误区, 难以在实际解决问题中运用函数思维。
(二) 函数应用意识薄弱
对一些数学问题学生们习惯应用方程求解。而遇到变量间的函数存在关系时, 学生就无法快速找到问题的关键而无从下手。
(三) 缺乏数形结合的基本思想
由于学生欠缺对数形结合思想的基本思想认识, 在具体解题时很难做到将数形结合工具运用其中。
三、高中数学函数教学的策略研究
高中教学策略是在教学过程中将教学思想、技术手段和方法模式三方面进行综合, 是经过加工的教学思维的方法模式。教学策略和方法是一套付诸教学的方案步骤, 能够针对具体的教学目标进行制定, 不仅包括了合理的教学过程、方法和材料, 还包括教师和学生需要遵守的教学程序。下面, 我们针对高中数学函数教学中的函数知识, 对教学过程中的策略进行简单的探讨。
(一) 学生要充分了解函数基本概念的形成过程
学生必须具备将原有概念认知和新知识融会贯通的能力, 形成系统的知识体系。教师必须能够进行科学有效的概念教学, 并对以下各方面的信息进行充分的了解:
1. 原有概念体系或其他知识体系中与新概念是否存在某种逻辑关系?
2. 学生是否已经对该原有概念体系的内容有了充分的了解?
3. 学生学习新知识的能力是否能够适应教授的内容?
另外, 教师在对高中函数概念进行讲授时, 要突出强调函数的相互对应关系, 加深了学生对函数概念的理解。
(二) 采取正反例证法深化学生对函数概念的理解
数学概念一般应用定义来对事务的本质属性进行说明, 但是这种使用数学符号和语言进行表述的方式会造成学生理解上的障碍。因此, 函数概念的学习可以通过其他多种措施来加深学生的理解。下面我们使用正反例证法来进行说明:
教师在完成函数的基本概念介绍后, 可以通过举正反两方面的例证来举一些肯定例证来强化学生对新知识的记忆, 帮助学生了解函数。
(三) 灵活运用数形结合的教学方法
在教学过程中, 充分利用函数图像的直观性来加强对函数性质的理解, 是研究函数教学策略的重要途径。数形结合能够使抽象的数学问题变成直观、生动的画面, 对学生把握问题的本质具有重要作用。我们使用下列习题作为示例:
购买x听某饮料需要y元。如果每听2元, 尝试使用不同的方法将x表示成y的函数。其中几名学生做出了图一 (1) 的图形。
这说明了学生的知识体系中还只是认为函数的图像都是连续的, 这是因为没有接触到过非连续函数图像所造成的。因此, 在平时的教学当中, 加强数形结合方式的教学十分必要。
(四) 激发学生学习兴趣
在高中数学的学习过程当中, 教师要努力提高学生对数学的兴趣, 变枯燥为生动, 使学生以积极的态度投入到学习中去, 提高课堂学习效率。
四、结论
在进行函数教学的过程中, 要灵活应用Excel表格的图形工具、几何画板等图像软件, 这样能够让学生从具体的图像中对函数的性质进行比较和理解, 从而将教育技术和课堂教学联系到一起, 这对有效提高课堂的教学质量意义重大。另外, 在函数教学过程中, 还要加强学生对函数内涵文化的了解, 函数蕴含的数学文化对激发学生的学习兴趣具有重要作用。
摘要:高中数学课程的学习中, 函数模型的学习是一项重要的内容, 函数模型对解决学生在数学函数学习过程中的实际问题具有重要意义。因此, 加强高中函数概念和初等函数方面的教学策略研究非常重要, 本文即以“函数概念与基本初等函数”为例, 对高中数学的教学方法和策略分析探讨。
关键词:高中教学,函数概念,策略,基本初等函数
参考文献
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例1解关于[x]的不等式:[ax2-x<1(a>0且a≠1)].
错解不等式可化为[ax2-x [∴x2-x<0,∴0 分析解此不等式需要利用指数函数[y=ax]的单调性,而[y=ax]的单调性与底数[a]有关:当[a>1]时在[(-∞,+∞)]上为增函数;当[01]与[0 正解当[a>1]时,不等式可化为[x2-x<0,∴0 点拨一般地,当出现了指数形式的函数时,如果需要利用指数函数的单调性解题,那么当底数不确定时,一般都要分[a>1]与[00且a≠1)],由于它的单调性也与底数[a]有关:当[a>1]时,在[(0,+∞)]上为增函数;当[01]与[0 2. 忽略对数的真数为正的限制 例2解关于[x]的不等式:[log3(x+1)+log3(x-1)>1]. 错解原不等式可变形为 [log3(x2-1)>log33], [∴x2-1>3,∴x>2或x<-2]. 分析解此不等式利用了对数的运算性质:[logaM+logaN=logaMN],但是,该运算性质有一个大前提,那就是[M>0,N>0],即 “对数的真数要大于零”,所以在变形之前应该首先保证两个对数的真数要大于零,然后才能变形. 正解原不等式可化为[x+1>0x-1>0x2-1>3],解得[x>2],所以原不等式的解集为[{x|x>2}.] 点拨当遇到需要利用对数的运算性质进行变形时,由于对数要求真数必须要大于零,所以在作变形前,首先就要保证所有的真数都大于零,才可以利用对数的运算性质来进行变形化简. 又比如解不等式[2log2(x-4) 3. 忽略“当[x∈R]时,[ax>0(a>0且a≠1)]”这一隐含条件 例3求函数[y=2x-12x+1]的值域. 错解[y=2x+1-22x+1=1-22x+1], 所以[y∈R且y≠1]. 分析本题要用到指数函数[y=ax]的值域,而指数函数[y=ax]当[x∈R]时的值域为[(0,+∞)],即[ax][>0].本题没有注意到[2x>0]这一隐含条件. 正解[∵2x>0], [∴2x+1>1,0<22x+1<2,∴y∈(-1,1)]. 点拨当遇到含[ax]的式子求取值范围时,一定要注意[ax][>0]这一隐含条件. 4. 作图不准确导致的错误 例4讨论关于[x]的方程[3x-1=k]的解的个数. 错解(数形结合)作出函数[y=3x-1与y=k]的图象,如图所示,观察图象可知:当[k<0]时无解;当[k=0]时有一解;当[k>0]时有两解. 分析本题作图要利用指数函数[y=3x]的图象,因为[y=3x-1]的图象可以由以下变换得到:先将[y=3x]的图象向下平移一个单位,得到[y=3x-1]的图象,再将其[x]轴下方的图象对称到[x]轴上方而得到[y=3x-1]的图象.注意到[y=3x]当[x]无限趋向于[-∞]时,[3x]无限趋向于0且总大于0,而当[x]无限趋向于[+∞]时,[3x]也无限趋向于[+∞],即[y=3x]的图象恒在[x]轴上方,且向左无限接近于[x]轴,向右无限远离[x]轴,所以[y=3x-1]的图象恒在直线[y=-1]的上方,且向左无限接近于直线[y=-1],向右无限远离直线[y=-1]. 从而[y=3x-1]当[x<0时]的图象恒在直线[y=1]的下方,且向左无限接近于直线[y=1];当[x>0时]向右无限远离直线[y=1]. 如图所示,即直线[y=1]可以认为是该函数图象的一条渐近线,而本题没有注意到这一图象特征. 正解(数形结合)作出函数[y=3x-1与y=k]的图象,如图所示,观察图象可知:当[k<0]时无解;当[k=0]或[k≥1]时,有一解;当[0 点拨当遇到需要利用指数函数或对数函数的图象进行作图或者图象变换时,一定要注意指数函数与对数函数的图象特征:指数函数[y=ax]的图象恒在[x]轴上方,且当[a>1时],向左无限接近于[x]轴,向右无限远离[x]轴;当[0 例5判断关于[x]的方程[2x=x2]的解的个数. 错解(数形结合)作出函数[y=2x]与[y=x2]的图象,如图所示,观察图象可知交点有两个,所以有两个解. 分析本题作图需要知道[y=2x]与[y=x2]这两个函数图象的变化趋势及变化快慢情况. 通过列表计算可知,当[x]>0时,随着[x]的增大,[2x]与[x2]都在增大,但是[2x]比[x2]增大得要快,所以在第二个交点的右边一定还存在一个[x0],使得当[x>x0]时,都有[2x>x2],从而[y=2x]的图象与[y=x2]的图象在第二个交点的右边一定还存在一个交点,所以共有三个. 正解(数形结合)作出函数[y=2x]与[y=x2]的图象,如图所示,观察图象可知,在[y]轴左侧有一个交点,在[y]轴右侧有两个交点(2,4)和(4,16),从而有三个解. 点拨当遇到指数函数、对数函数和幂函数在同一个坐标系中作图时,一定要注意这三个函数的变化趋势及变化快慢情况.一般地,在区间[(0,+∞)]上,尽管指数函数[y=ax(a>1)]、对数函数[y=logax(a>1)]和幂函数[y=xn(n>0)]都是增函数,但它们的增长速度不同,而且不在同一个“档次”上,随着[x]的增大,[y=ax(a>1)]的增长速度越来越快,会超过并远远大于[y=xn(n>0)]的增长速度,而[y=logax(a>1)]的增长速度则会越来越慢,因此,总会存在一个[x0],当[x>x0]时,有[logax 5. 幂函数中容易出错的情形 例6已知幂函数[y=(m2-3m+3)xm2-m-2]的图象不过原点,求[m]的取值范围. 错解依题意,[m2-m-2≤0],解得[-1≤m≤2.] 分析本题需要利用幂函数的概念,幂函数的定义是:函数[y=xα][(α是常数)]叫做幂函数.显然,由定义,幂函数的特征是以幂的底数为自变量,指数为常数,[xα]前面的系数为1. 本题没有注意到“系数为1”这一特征. 正解依题意,[m2-3m+3=1m2-m-2≤0],解得[m=1]或[m=2.] 点拨涉及到指数函数、对数函数、幂函数的概念题,一定要紧扣概念.其中,指数函数是形如[y=ax(a>0且a≠1)]的函数,对数函数是形如[y=logax(a>0且a≠1)]的函数. 例7解关于[x]的不等式:[(x+1)-13<(3-2x)-13]. 错解1[∵y=x-13是]减函数, [∴x+1>3-2x,∴x>23]. 错解2[∵y=x-13]在[(0,+∞)]和[(-∞,0)]上都是减函数,[∴x+1>3-2x>0]或[0>x+1>3-2x],解得[23 分析本题需要用到幂函数[y=x-13是]的单调性.“错解1”错在 “[y=x-13是]在[(0,+∞)]和[(-∞,0)]上都是减函数,但在[(-∞,0)⋃(0,+∞)]上并不是减函数”,“错解2”错在考虑不全面,少了“[x+1<0<3-2x]”的情况. 正解原不等可化为[∴x+1>3-2x>0]或[0>x+][1>3-2x]或[x+1<0<3-2x],解得[23 一、教学内容分析 本节课是《普通高中课程标准实验教科书·数学(1)》(人教A版)第二章第一节第二课(2.1.2)《指数函数及其性质》。根据我所任教的学生的实际情况,我将《指数函数及其性质》划分为两节课(探究图象及其性质,指数函数及其性质的应用),这是第一节课“探究图象及其性质”。指数函数是重要的基本初等函数之一,作为常见函数,它不仅是今后学习对数函数和幂函数的基础,同时在生活及生产实际中有着广泛的应用,所以指数函数应重点研究。 二、学生学习况情分析 指数函数是在学生系统学习了函数概念,基本掌握了函数的性质的基础上进行研究的,是学生对函数概念及性质的第一次应用。教材在之前的学习中给出了两个实际例子(GDP的增长问题和炭14的衰减问题),已经让学生感受到指数函数的实际背景,但这两个例子背景对于学生来说有些陌生。本节课先设计一个看似简单的问题,通过超出想象的结果来激发学生学习新知的兴趣和欲望。 三、设计思想 1.函数及其图象在高中数学中占有很重要的位置。如何突破这个即重要又抽象的内容,其实质就是将抽象的符号语言与直观的图象语言有机的结合起来,通过具有一定思考价值的问题,激发学生的求知欲望――持久的好奇心。我们知道,函数的表示法有三种:列表法、图象法、【解析】法,以往的函数的学习大多只关注到图象的作用,这其实只是借助了图象的直观性,只是从一个角度看函数,是片面的。本节课,力图让学生从不同的角度去研究函数,对函数进行一个全方位的研究,并通过对比总结得到研究的方法,让学生去体会这种的研究方法,以便能将其迁移到其他函数的研究中去。 2.结合参加我校组织的两个课题《对话——反思——选择》和《新课程实施中同伴合作和师生互动研究》的研究,在本课的教学中我努力实践以下两点: ⑴.在课堂活动中通过同伴合作、自主探究培养学生积极主动、勇于探索的学习方式。⑵.在教学过程中努力做到生生对话、师生对话,并且在对话之后重视体会、总结、反思,力图在培养和发展学生数学素养的同时让学生掌握一些学习、研究数学的方法。 3.通过课堂教学活动向学生渗透数学思想方法。 四、教学目标 根据任教班级学生的实际情况,本节课我确定的教学目标是:理解指数函数的概念,能画出具体指数函数的图象;在理解指数函数概念、性质的基础上,能应用所学知识解决简单的数学问题;在教学过程中通过类比,回顾归纳从图象和【解析】式这两种不同角度研究函数学学习 数学学习总结资料 数性质的数学方法,加深对指数函数的认识,让学生在数学活动中感受数学思想方法之美、体会数学思想方法之重要;同时通过本节课的学习,使学生获得研究函数的规律和方法;培养学生主动学习、合作交流的意识。 五、教学重点与难点 教学重点:指数函数的概念、图象和性质。 教学难点:对底数的分类,如何由图象、【解析】式归纳指数函数的性质。 六、教学过程: (一)创设情景、提出问题(约3分钟)问题1:某种细胞分裂时,由1个分裂成2个,2个分裂成4个,„„一个这样的细胞分裂 x次后,得到的细胞分裂的个数 y与 x之间,构成一个函数关系,能写出 x与 y之间的函数关系式吗? 学生回答: y与 x之间的关系式,可以表示为y=2。 问题2: 一种放射性物质不断衰变为其他物质,每经过一年剩留的质量约是原来的84%.求出这种物质的剩留量随时间(单位:年)变化的函数关系.设最初的质量为1,时间变量用x表示,剩留量用y表示。 学生回答: y与 x之间的关系式,可以表示为y=0.84。 设计意图:看似简单的实例,为引出指数函数的概念做准备;同时通过与一次函数的对比让学生感受指数函数的爆炸增长,激发学生学习新知的兴趣和欲望让学生在问题的情景中发现问题,遇到挑战,激发斗志,又引导学生在简单的具体问题中抽象出共性,体验从简单到复杂,从特殊到一般的认知规律。从而引入两种常见的指数函数①a>1②0 (二)导入新课 引导学生观察,两个函数中,底数是常数,指数是自变量。 设计意图:充实实例,突出底数a的取值范围,让学生体会到数学来源于生产生活实际。函数y= 2、y=0.84 分别以01的数为底,加深对定义的感性认识,为顺利引出指数函数定义作铺垫。 (三)新课讲授 1.指数函数的定义 一般地,函数的含义:数学学习xxxx 叫做指数函数,其中x是自变量,函数的定义域是R。 数学学习总结资料 设计意图:为按两种情况得出指数函数性质作铺垫。若学生回答不合适,引导学生用区间表示:(0,1)∪(1,+∞)问题:指数函数定义中,为什么规定“ ”如果不这样规定会出现什么情况? 设计意图:教师首先提出问题:为什么要规定底数大于0且不等于1呢?这是本节的一个难点,为突破难点,采取学生自由讨论的形式,达到互相启发,补充,活跃气氛,激发兴趣的目的。 对于底数的分类,可将问题分解为: (1)若a<0会有什么问题?(如(2)若a=0会有什么问题?(对于 x,则在实数范围内相应的函数值不存在)都无意义),(3)若 a=1又会怎么样?(1无论x取何值,它总是1,对它没有研究的必要.)师:为了避免上述各种情况的发生,所以规定a>0且 在这里要注意生生之间、师生之间的对话。 设计意图:认识清楚底数a的特殊规定,才能深刻理解指数函数的定义域是R;并为学习对数函数,认识指数与对数函数关系打基础。 教师还要提醒学生指数函数的定义是形式定义,必须在形式上一模一样才行,然后把问题引向深入。 1:指出下列函数那些是指数函数: .2:若函数 是指数函数,则a=------设计意图 :加深学生对指数函数定义和呈现形式的理解。2.指数函数的图像及性质 在同一平面直角坐标系内画出下列指数函数的图象 设计意图:对于 时函数值变化的不同情况,学生往往容易混淆,这是教学中的一个难点。为此,必须利用图像,数形结合。教师亲自板演,目的是使学生更加信服,加深印象,并为以后画图解题,采用数形结合思想方法打下基础。 数学学习 数学学习总结资料 利用几何画板演示函数征。由特殊到一般,得出指数函数 的图象,观察分析图像的共同特的图象特征,进一步得出图质: (1)观察总结a>1,0 x -x 设计意图:这是本节课的重点和难点,要充分调动学生的积极性、主动性,发挥他们的潜能,尽量由学生自主得出性质,以便能够更深刻的记忆、更熟练的运用。师生共同总结指数函数的性质,教师边总结边板书。 为帮助学生记忆,教师用一句精彩的口诀结束性质的探究: 左右无限上冲天,永与横轴不沾边。 大1增,小1减,图像恒过(0,1)点。 设计意图:再次强调指数函数的单调性与底数a的关系,并具体分析了函数值的分布情况,深刻理解指数函数值域情况。 (四)巩固与练习 数学学习 数学学习总结资料 例1: 比较下列各题中两值的大小 教师引导学生观察这些指数值的特征,思考比较大小的方法。 (1)(2)两题底相同,指数不同,(3)(4)两题可化为同底的,可以利用函数的单调性比较大小。(5)题底不同,指数相同,可以利用函数的图像比较大小。(6)题底不同,指数也不同,可以借助中介值比较大小。例2:已知下列不等式 , 比较m,n的大小 : 设计意图:这是指数函数性质的简单应用,使学生在解题过程中加深对指数函数的图像及性质的理解和记忆。 (五)课堂小结 通过本节课的学习,你学到了哪些知识?你又掌握了哪些数学思想方法?你能将指数函数的学习与实际生活联系起来吗? 设计意图:让学生在小结中明确本节课的学习内容,强化本节课的学习重点,并为后续学习打下基础。 (六)布置作业 1、练习B组第2题;习题3-1A组第2题 2、观察指数函数的图象,比较a,b,c,d,的大小。 数学学习 数学学习总结资料 设计意图:课后思考的安排,激发学生的学习兴趣,主要为学有余力的学生准备的。并为下一节课讲授指数函数图像随底数a变化规律作铺垫。 (七)板书设计: 八、教学反思 1、本节课不仅仅是通过对比总结得到指数函数的性质,更重要的是让学生体会到对函数的研究方法,以便能将其迁移到其他函数的研究中去,教师可以真正做到“授之以渔”而非“授之以鱼”。、要通过函数图象来研究指数函数的性质,学生的作图能力还是很差,在以后的教学过程中一定要加强作函数图象的练习 九、教学点评 本节课注重了让学生动手操作、猜想归纳、小组讨论、全班交流。学生在操作中加深对指数函数图象及其性质的运用;学生在猜想归纳中,可培养自己的创造性思维;学生在小组讨论中,有机会表达自己的想法,也学会听取别人的观点。学生在交流中相互启发,在不同观点、创造性思维火花的相互碰撞中,发现问题、探索问题、解决问题。但课上练习的题量较少,根据时间可以适当增加一些练习。总体来说作为一节新授课,这堂课还是很好的,很多方面都有可取之处。 数学学习 数学学习总结资料 以时和为例引入.介绍符号:的意义,的直观意义.定义(和.) 几何意义介绍邻域其中为充分大的正数.然后用这些邻域语言介绍几何意义.例1验证例2验证例3验证证…… (二)时函数的极限: 由考虑时的极限引入.定义函数极限的“”定义.几何意义.用定义验证函数极限的基本思路.例4验证例5验证例6验证证由= 为使需有为使需有于是,倘限制,就有 例7验证例8验证(类似有(三)单侧极限: 1.定义:单侧极限的定义及记法.几何意义:介绍半邻域然后介绍等的几何意义.例9验证证考虑使的2.单侧极限与双侧极限的关系: Th类似有:例10证明:极限不存在.例11设函数在点的某邻域内单调.若存在,则有 =§2函数极限的性质(3学时) 教学目的:使学生掌握函数极限的基本性质。 教学要求:掌握函数极限的基本性质:唯一性、局部保号性、不等式性质以及有理运算性等。 教学重点:函数极限的性质及其计算。 教学难点:函数极限性质证明及其应用。 教学方法:讲练结合。 一、组织教学: 我们引进了六种极限:,.以下以极限为例讨论性质.均给出证明或简证.二、讲授新课: (一)函数极限的性质:以下性质均以定理形式给出.1.唯一性: 2.局部有界性: 3.局部保号性: 4.单调性(不等式性质): Th4若和都存在,且存在点的空心邻域,使,都有证设=(现证对有) 註:若在Th4的条件中,改“”为“”,未必就有以举例说明.5.迫敛性: 6.四则运算性质:(只证“+”和“”) (二)利用极限性质求极限:已证明过以下几个极限: (注意前四个极限中极限就是函数值) 这些极限可作为公式用.在计算一些简单极限时,有五组基本极限作为公式用,我们将陆续证明这些公式.利用极限性质,特别是运算性质求极限的原理是:通过有关性质,把所求极限化为基本极限,代入基本极限的值,即计算得所求极限.例1(利用极限和) 例2例3註:关于的有理分式当时的极限.例4 定义 设二元函数有意义, 若存在 常数A,都有 则称A是函数 当点 趋于点 或 或趋于点 时的极限,记作 。的方式无关,即不,当 (即)时,在点的某邻域 内 或 必须注意这个极限值与点论P以什么方 向和路径(也可是跳跃式地,忽上忽下地)趋向分接近, 就能 使 。只要P与 充与A 接近到预先任意指定的程度。注意:点P趋于点点方式可有无穷多 种,比一元函数仅有左,右两个单侧极限要复杂的多(图8-7)。 图8-7 同样我们可用归结原则,若发现点P按两个特殊的路径趋于点时,极限 在该点 存在,但不相等, 则可以判定元函数极限不 存在的重要方法之一。 极限不存在。这是判断多 一元函数极限中除了单调有界定理外,其余的有关性质和结论, 在二元函数极 限理论中都适用,在这里就不一一赘述了。例如 若 有, 其中。 求多元函数的极限, 一般都是转化为一元函数的极限来求, 或利用夹逼定理 来计算。例4 求。 解由于 , 而,根据夹逼定理知 ,所以。 a≠0)。 解 例5 求 (。例6 求。解 由于理知 且,所以根据夹逼定 .例7 研究函数在点处极限是否存在。 解 当x2+y2≠0时,我们研究函数,沿x→0,y=kx→0这一方式趋于 (0,0)的极限,有值,可得到不同的极 限值,所以极限 不存在,但 ,。很显然,对于不同的k。注意:极限方式的 的区别, 前面两个求本质是两次求一元函数的极限, 我们称为累次极限, 而最后一个是求二元函数的 极限,我们称为求二重极限。 例8 设函数极限都不存在,因 为对任何,当 时,。它关于原点的两个累次 的第二项不存在极限;同理对任何 时, 的第 一项也不存在极限,但是因此。 由例7知, 两次累次极限存在, 但二重极限不存在。由例8可知,二重极限存 在,但二个累次极限不存在。我们有下面的结果: 定理1 若累次极限都存在,则 三者相等(证明略)。推论 若但不相等,则二重极限 不 存在和二重极限, 由于, 存在。定义 设 在点的某邻域内有意义,且称函数,则 在点 处 连 续,记 上式称为函数(值)的全增量。则。 定义 增量。 为函数(值)对x的偏二元函数连续的定义可写为 偏增量。若断点, 若 在点 为函数(值)对y的处不连续,则称点 是的间在某区域 在区域G上连续。若 在闭区域GG上每一点都连续,则称的每一内点都连 续,并在G的连界点 处成立 , 则称为连续曲面。在闭域G上连续。闭域上连续的二元函数的图形称 关于一元函数连续的有关性质, 如最值定理、介值定理、Cantor定理,对于 二元函数也相应成立。可以证明如下的重要结果: 定理2 设 在平面有界闭区域G上连续,则(1)必在G上取到最大值,最小值及其中间的一切值;(2),当 时,都有 。以上关于二元函数的在G上一致连续,即 摘要: 关键词: 1引言:极限的重要性 极限是数学分析的基础,数学分析中的基本概念来表述,都可以用极限来描述。如函数y=f(x)在x=x0处导数的定义,定积分的定义,偏导数的定义,二重积分,三重积分的定义,无穷级数收敛的定义,都是用极限来定义的。极限是研究数学分析的基本公具。极限是贯穿数学分析的一条主线。学好极限是从以下两方面着手。1:是考察所给函数是否存在极限。2:若函数否存在极限,则考虑如何计算此极限。本文主要是对第二个问题即在极限存在的条件下,如何去求极限进行综述。 2极限的概念及性质2.1极限的概念 2.1.1limn→∞ xn=A,任意的正整数N,使得当n>N时就有 xn−A <。 2.1.2limx→∞f x =A↔∀ε>0,任意整数X,使得当 x >时就有 f x −A <。类似可以定义单侧极限limx→+∞f x =A与limx→−∞f(x)。2.2.3类似可定义当,整数,使得当 时有 。,时右极限与左极限:。在此处键入公式。 2.2极限的性质 2.2.1极限的不等式性质:设若若,则,使得当,当 时有 。时有时有,则 ; 。,则 与,使得当 在的某空心邻 时,时有,则。 。 2.2.1(推论)极限的保号性:设若若,则,使得当,当2.2.2存在极限的函数局部有界性:设存在极限域有 内有界,即3求极限的方法 1、定义法 2、利用极限的四则运算性质求极限,3、利用夹逼性定理求极限 4、利用两个重要极限求极限,5、利用迫敛性求极限,6、利用洛必达法则求极限,7、利用定积分求极限,8、利用无穷小量的性质和无穷小量和无穷大量之间的关系求极限 9、利用变量替换求极限,10、利用递推公式求极限,11、利用等价无穷小量代换求极限,12、利用函数的连续性求极限,13、利用泰勒展开式求极限,14、利用两个准则求极限 15、利用级数收敛的必要条件求极限 16、利用单侧极限求极限 17、利用中值定理求极限 3.1定义法 利用数列极限的定义求出数列的极限.设的,总存在一个正整数 .,当 是一个数列,是实数,如果对任意给定,我们就称是数列 时,都有的极限.记为例1 证明 证 任给,取,则当时有 ,所以。 3.2利用极限的四则运算性质求极限 设,,则 。,例1求解 这是求 型极限,用相消法,分子、分母同除以 得。,其中3.3利用夹逼性定理求极限 当极限不易直接求出时, 可考虑将求极限的变量作适当的放大和缩小, 使放大与缩小所得的新变量易于求极限, 且二者的极限值相同, 则原极限存在,且等于公共值。特别是当在连加或连乘的极限里,可通过各项或各因子的放大与缩小来获得所需的不等式。3.3.1(数列情形)若则。,使得当时有,且,3.3.2(函数情形)若,则,使得当。 时有,又 例题 解 :,其中,因此。 3.4利用两个重要极限球极限 两个重要极限是,或。 第一个重要极限可通过等价无穷小来实现。利用这两个重要极限来求函数的极限时要观察所给的函数形式,只有形式符合或经过变化符合这两个重要极限的形式时,才能够运用此方法来求极限。一般常用的方法是换元法和配指数法。例题1解:令t=故 例题23.5利用迫敛性求极限 ,且在某个。 内有,那么 .则sinx=sin(t)=sint, 且当 时 例 求的极限 解:因为.且 由迫敛性知 所以 3.6利用洛必达法则求极限 假设当自变量和趋近于某一定值(或无穷大)时,函数 和 和 满足:的导数不为0的极限都是或都是无穷大都可导,并且存在(或无穷大),则极限也必存在,且等于,即=。利用洛必达法则求极限,可连续进行运算,可简化一些较复杂的函数求极限的过程,但是运用时需注意条件。 例题 求 解 原式=注:运用洛比达法则应注意以下几点: 1、要注意条件,也就是说,在没有化为或时不可求导。 2、应用洛必达法则,要分别求分子、分母的导数,而不是求整个分式的导数。 3、要及时化简极限符号后面的分式,在化简以后检查是否还是未定式,若遇到不是未定式,应立即停止使用洛必达法则,否则会错误。 3.7利用定积分求极限 利用定积分求和式的极限时首先选好恰当的可积函数f(x)。把所求极限的和式表示成f(x)在某区间 例 上的待定分法(一般是等分)的积分和式的极限。 解 原式=,由定积分的定义可知。 3.8利用无穷小量的性质和无穷小量和无穷大量之间的关系求极限 利用无穷小量乘有界变量仍是无穷小量,这一方法在求极限时常用到。在求函数极限过程中,如果此函数是某个无穷小量与所有其他量相乘或相除时, 这个无穷小量可用它的等价无穷小量来代替,从而使计算简单化。例 解 注意时。 3.9利用变量替换求极限 为将未知的极限化简,或转化为已知的极限,可以根据极限式特点,适当的引入新变量,来替换原有变量,使原来的极限过程转化为新的极限过程。最常用的方法就是等价无穷小的代换。 例 已知证 令 试证 则时,于是 当时),故时第二、三项趋于零,现在证明第四项极限也为零。因有界,即,使得 。所以 (当 原式得证。 3.10利用递推公式求极限 用递推公式计算或者证明序列的极限,也是一常见的方法,我们需要首先验证极限的存在性。在极限存在前提下,根据极限唯一性,解出我们所需要的结果,但是验证极限的存在形式是比较困难的,需要利用有关的不等式或实数的一些性质来解决。 例 设,对,定义 且 。证明 时,解 对推出递推公式解得,,因为,因此,序列 中可以得出 是单调递增且有界的,它的极限,设为,从,即。 3.11利用等价无穷小量代换求极限 所谓的无穷小量即,例如 求极限 解 本题属于有 型极限,利用等价无穷小因子替换 = =,,称 与 是 时的无穷小量,记作 注:可以看出,想利用此方法求函数的极限必须熟练掌握一些常用的 等价无穷小量,如:由于,故有又由于故有。 另注:在利用等价无穷小代换求极限时,应注意:只有对所求极限中相乘或相除的因式才能利用等价无穷小量来代换,而对极限式中的相加或相减的部分则不能随意代换。 小结:在求解极限的时候要特别要注意无穷小等价代换,无穷小等价代换可以很好的简化解题。 3.12利用函数的连续性求极限 在若处连续,那么且 在点连续,则。 例 求的极限 解:由于 及函数在处连续,故 3.13利用泰勒展开式求极限 列举下 例题 3.14利用两个准则求极限 3.14.1函数极限迫敛性(夹逼准则):若一个正整数,并且例题 3.14.2单调有界准则:单调有界数列必有极限,并且极限唯一。,当时,则 则。 利用单调有界准则求极限,关键是要证明数列的存在,然后根据数列的通项递推公式求极限。例题 3.15利用级数收敛的必要条件求极限 利用级数收敛的必要条件:若级数收敛,则,首先判定级数收敛,然后求出它的通项的极限。例题 3.16利用单侧极限求极限 1)求含的函数 趋向无穷的极限,或求含的函数 趋于的极限;2)求含取整函数的函数极限;3)分段函数在分段点处的极限;4)含偶次方根的函数以及 或的函数,趋向无穷的极限.这种方法还能使用于求分段函数在分段点处的极限,首先必须考虑分段点的左,右极限,如果左、右极限都存在且相等,则函数在分界点处的极限存在,否则极限不存在。例题 1.按定义证明下列极限: (1)limx6x5=6;(2)lim(x2-6x+10)=2;x2x x251;(4)lim(3)lim2xx1x2 (5)limcos x = cos x0 xx04x2=0; 2.根据定义2叙述limf(x)≠ A.xx0 3.设limf(x)= A.,证明limf(x0+h)= A.xx0h0 4.证明:若limf(x)= A,则lim| f(x)| = |A|.当且仅当A为何值时反之也成立? xx0xx0 5.证明定理3.1 6.讨论下列函数在x0→0 时的极限或左、右极限:(1)f(x)=x x;(2)f(x)= [x] 2x;x0.(3)f(x)=0;x0.1x2,x0. 7.设 limf(x)= A,证明limf(xxx01)= A x 8.证明:对黎曼函数R(x)有limR(x)= 0 , x0∈[0,1](当x0=0或1时,考虑单侧极限).xx0 习题 1. 求下列极限: x21(1)lim2(sinx-cosx-x);(2)lim;x02x2x1x22 x21x113x; lim(3)lim;(4) x12x2x1x0x22x3 xn1(5)limm(n,m 为正整数);(6)lim x1xx41 (7)lim x0 2x3x2 70; a2xa3x68x5.(a>0);(8)lim xx5x190 2. 利用敛性求极限:(1)lim x xcosxxsinx ;(2)lim2 x0xx4 xx0 3. 设 limf(x)=A, limg(x)=B.证明: xx0 (1)lim[f(x)±g(x)]=A±B; xx0 (2)lim[f(x)g(x)]=AB; xx0 (3)lim xx0 f(x)A =(当B≠0时)g(x)B 4. 设 a0xma1xm1am1xam f(x)=,a0≠0,b0≠0,m≤n,nn1 b0xb1xbn1xbn 试求 limf(x) x 5. 设f(x)>0, limf(x)=A.证明 xx0 xx0 lim f(x)=A,其中n≥2为正整数.6.证明limax=1(0 x0 7.设limf(x)=A, limg(x)=B.xx0 xx0 (1)若在某∪(x0)内有f(x)< g(x),问是否必有A < B ? 为什么? (2)证明:若A>B,则在某∪(x0)内有f(x)> g(x).8.求下列极限(其中n皆为正整数):(1)lim x0 x x11 lim;(2);nnx0x1xx1x xx2xnn (3)lim;(4)lim x0x0x1 x1 x (5)lim x x(提示:参照例1) x x0 x0 x0 9.(1)证明:若limf(x3)存在,则limf(x)= lim f(x3)(2)若limf(x2)存在,试问是否成立limf(x)=limf(x2)? x0 x0 x0 习题 1.叙述函数极限limf(x)的归结原则,并应用它证明limcos x不存在.n n 2.设f 为定义在[a,+)上的增(减)函数.证明: lim= f(x)存在的充要条件是f在n [a,+)上有上(下)界.3.(1)叙述极限limf(x)的柯西准则; n (2)根据柯西准则叙述limf(x)不存在的充要条件,并应用它证明limsin x不存在.n n 4.设f在∪0(x0)内有定义.证明:若对任何数列{xn}∪0(x0)且limxn=x0,极限limf(xn)都 n n 存在,则所有这极限都相等.提示: 参见定理3.11充分性的证明.5设f为∪0(x0)上的递减函数.证明:f(x0-0)和f(x0+0)都存在,且f(x0-0)=supf(x),f(x0+0)= 0xu x0 0xun(x0) inff(x) 6.设 D(x)为狄利克雷函数,x0∈R证明limD(x)不存在.xx0 7.证明:若f为周期函数,且limf(x)=0,则f(x)=0 x 8.证明定理3.9 习题 1.求下列极限 sin2xsinx3 (1)lim;(2)lim x0x0sinx2x (3)lim x cosxx tanxsinxarctanx lim(5)lim;(6);3x0x0xx sin2xsin2a1 (7)limxsin;(8)lim; xxaxxa ;(4)lim x0 tanx ;x cosx2 (9)lim;(10)lim x0x01cosxx11 sin4x 2.求下列极限 12x (1)lim(1);(2)lim1axx(a为给定实数); nx0x x (3)lim1tanx x0 cotx ;(4)lim 1x ; x01x (5)lim(x 3x22x1);(6)lim(1)x(,为给定实数) n3x1x 3.证明:limlimcosxcoxcos4.利用归结原则计算下列极限:(1)limnsin n x0n x2 xxcos1 2n22 n ;(2) 习题 1. 证明下列各式 (1)2x-x2=O(x)(x→0);(2)x sinxO(x)(x→0); + (3)x1o(1)(x→0); (4)(1+x)n= 1+ nx+o(x)(x→0)(n 为正整数)(5)2x3 + x2=O(x3)(x→∞); (6)o(g(x))±o(g(x))=o(g(x))(x→x0) (7)o(g1(x))·0(g2(x))=o(g1(x)g2(x))(x→x0)2. 应用定理3.12求下列极限: x21x(1)lim(2)lim x01cosxxxcosx x3. 证明定理3.13 4. 求下列函数所表示曲线的渐近线: 13x34 (1)y =;(2)y = arctan x;(3)y = 2 xx2x 5. 试确定a的值,使下列函数与xa当x→0时为同阶无穷小量: (1)sin2x-2sinx;(2) -(1-x);1x (3)tanxsinx;(4) x24x3 6. 试确定a的值,使下列函数与xa当x→∞时为同阶无穷大量: (1) x2x5;(2)x+x2(2+sinx); (3)(1+x)(1+x2)…(1+xn).7. 证明:若S为无上界数集,则存在一递增数列{xn}s,使得xn→+∞(n→∞) 8. 证明:若f为x→r时的无穷大量,而函数g在某U0(r)上满足g(x)≥K>0,则fg为x→r 时的无穷大量。 9. 设 f(x)~g(x)(x→x0),证明: f(x)-g(x)= o(f(x))或 f(x)-g(x)= o(g(x)) 总 练习题 1. 求下列极限: 1 (x[x])lim([x]1)(1)lim;(2) x3 x1 (3)lim(x axbxaxbx) xxa (4)lim x (5)lim xxa x (6)lim xxxx x0 (7)lim nm,m,n 为正整数 nx11xm1x 2. 分别求出满足下述条件的常数a与b: x21 (1)limaxb0 xx1 x(3)limx (2)lim xxx2 x1axb0 x1axb0 x2 3. 试分别举出符合下列要求的函数f: (1)limf(x)f(2);(2)limf(x)不存在。 4. 试给出函数f的例子,使f(x)>0恒成立,而在某一点x0处有limf(x)0。这同极限的xx0 局部保号性有矛盾吗? 5. 设limf(x)A,limg(u)B,在何种条件下能由此推出 xa gA limg(f(x))B? xa 6. 设f(x)=x cos x。试作数列 (1){xn} 使得 xn→∞(n→∞), f(xn)→0(n→∞);(2){yn} 使得 yn→∞(n→∞), f(yn)→0(n→∞);(3){zn} 使得 zn→∞(n→∞), f(zn)→0(n→∞).7. 证明:若数列{an}满足下列条件之一,则{an}是无穷大数列: (1)limanr1 n (2)lim an1 s1(an≠0,n=1,2,…) nan n2 n2 8. 利用上题(1)的结论求极限: (1)lim1 n 11(2)lim1 nnn 9. 设liman,证明 n (1)lim (a1a2an) nn n (2)若an > 0(n=1,2,…),则lima1a2an 10.利用上题结果求极限: (1)limn!(2)lim n In(n!) nn 11.设f为U-0(x0)内的递增函数。证明:若存在数列{xn}U-0(x0)且xn→x0(n→∞),使得 limf(xn)A,则有 n f(x0-0)= supf(x)A 0xU(x0) 12.设函数f在(0,+∞)上满足方程f(2x)=f(x),且limf(x)A。证明:f(x)A,x∈(0,+∞) x 13.设函数f在(0,+∞)此上满足方程f(x2)= f(x),且 f(x)=limf(x)f(1)lim x0 x 证明:f(x)f(1),x∈(0,+∞) 14.设函数f定义在(a,+∞)上,f在每一个有限区间内(a,b)有界,并满足 x lim(f(x1)f(1))A证明 x lim f(x) 求第一类函数的极限 例 1、讨论下列函数当x,x,x时的极限: 1(1)f(x)1 2 (2)f(x)x1 x1 (x0)2(3)h(x)x2 x0)x 1求函数的左右极限 例 2、讨论下列函数在点x1处的左极限、右极限以及函数在x1处的极限: x1(x1)f(x)(1)logx(x1)4 (2)g(x)x1(x1) x(x1)2 1(x1)(3)h(x)x1 (x1)2(x1) (x1)(x23x2)(4)(x) x 2判断函数的极限是否存在x21例 毕原野 整理 一.极限的证明 1.趋近于无穷 P19 例8(1) 2.趋近于正无穷 P19 例8(2) 3.趋近于负无穷 P19 例8(3)(4) 4.趋近于某一定值 P21 例9(1)(2)(3) 极限的证明说白了就是找两个值,对于趋近于无穷的极限来说是ε和X,而对于趋近于某一定值的极限来说就是ε和δ。因此,证明过程中,无论哪种先得出ε,然后把x用ε表示出来(如果是趋近于某一定值的就是把|x-a|用ε表示出来),这样,就明确了X(δ),之后直接套格式就好了。 关键就在于表示过程,这需要一定的计算和技巧,比如放缩、变形等。由于ε的无限小,可以为其设定任何范围,以简化计算,但是要使原试有意义。 二.求极限 1.趋近于无穷(包括正负无穷) (1)上下同除高次项 P22 例11(3) (2)有理化 P25 例3(5) (3)换元 P25 例13(2) (4)应用 无穷小×有界=无穷小 P25 例13(3)(4) 2.趋近于某一定值 (1)应用法则直接带入 P22 例11(1)(2) (2)有理化 P22 例11(4) (3)等价无穷小定理 P28 例14(1)(2)(3) (4)变形后应用重要极限 换元 P24 例12(1)(3) 倍角公式 P24 例12(2) 其他变形 P24 例12(4) 通分 P34 23.(9)(10) 3.分段函数 应用1.、2.的方法得出左右极限即可。 书写过程注意格式,写明左右极限。P21 例10 P35 29.函数的极限求法可以类比数列的求法,只是要注意其方向和保证原式的有意义。 三.证明极限存在与否 首先确定是否能求出左右极限。不能,则无极限;能,则进一步看是否相等。不等,则无极限;等,则有极限。P35 30.(2)(3) 四.求参数 函数与极限 1.集合:具有某种特性定性质的事物的总体成为集合组成集合的事物叫做元素设元素为a集合为M那么aM 交集,子集,属于,不属于 包含于,并集,空集 2.设X,y是两个变量,D是数集,按照一定的对应关系,总有唯一的y和x相对应,则说 y是x的函数,记做y=f(x),y是因变量,x是自变量。(简单一点说:x在一个对应法则的机器搅和搅和就出来一个y) F(D)为值域xD是定义域 函数的三要素:定义域 值域 对应法则 注意: 强烈建议只要写函数就写定义域 eg:求下列函数的自然定义域 (1)yarcsin(2)ytan (3)y(x3)(x+1) 3.函数的特性 (1)单调性:增函数和 减函数 如果对于arctan1 xI 上任意两点x1及x2,当 x1x2时,恒有f(x1)f(x2)成立,则称在I上f(x)是增函数,反之则是减函数注意:增减性在解间断点时候有重要性(下文解释) eg:设f(x)为定义在(-a,a)内的奇函数,若f(x)在(o,a)上单点增加,证明f(x)在(-a,0)上也单点增加 (2)有界性: xD, M0,f(x)M,则称f(x)为有界函数 f(x)M, xD, M0,则函数在D上面有界 注意:上界大于等上界下界小于等于最小值千万不要搞错了 (3)奇偶性:奇函数特性 注意:奇偶性的定义与一定是对称的不对称就没有这个性质而言 (4)周期性:正弦余弦就是明显的特点f(x+T)=f(x) 注意:如果一个函数关于两个直线对称,那么两个直线之间的距离是函 数周期大小的一半。 4.反函数和复合函数:反函数的定义域和值域和原函数相反但是奇和 偶函数的反函数奇偶性质不变。复合函数的定于与要明确,增减为减增增 减减为增 5.数列的极限:如果给定的数列{},当变量n趋近于无穷大时,数列 趋近于一个常数a,则称a是数列的极限当然如果a不存在,说明这个函数是发散的注意:课本P34 例题5 有证明函数极限,这个很重要 Eg :证明:当x00时,limxx06.极限的性质:(1)唯一性,如果这个a存在,那么一定是唯一的假设不存在,那么不就和定义说函数是发散的吗 (2)有界性:若limf(x)a存在,则函数f(x)有界x (3)保号性:若limxna(a0或a0),则N,当nN时,xn(00),n 反之,若xn(00),则limxn(00)n 7.n数列的存在准则:(1)夹逼准则(2)单调有界函数必有界 eg:证明limn(8.(1)(2)111.......)=1n2n22n2n我主要讲讲极限的一些重要求的方法: 1xsinx)eli(有兴趣可以证明)1 xx0xx7个重要的等价无穷小且都x0(1两个重要极限lim (1x1(1)1 n1x(2)tanxx(3)arctanxx n 1-cosx(4)arcsinxx(5) (3) (4)12(1x)x x(6)ex1x(7)ln2两个准则:夹逼 还有单调有界 (5) (6) (7) (8) (9)有限个无穷小的乘积也是无穷小有限个无穷小量的代数和仍是无穷小 有界函数与无穷小的乘积也是无穷小常数与无穷小的乘积仍是无穷小利用极限的四则运算和指数预算 利用泰勒公式 洛比达法则 利用导数极限求极限 函数的性质求因为数列是特殊的函数 注意:这里就有一些小方法了,有换元等价代换拆项求和三角的和差化积 数列求和的公式… (10)间断点和连续性 间断点:除去不成立的点,一般都是间断点 连续性:区间上每一点都连续的函数,就是在该区间连续,一定是不间断的注意:可导的函数一定连续连续的函数不一定可导 闭区间上连续函数一定有界 第一类间断点:可去和跳跃间断点 eg:yx(x1)且x=1 y=0.5可去间断点 第二类间断点:无穷间断点和震荡间断点 y=tanxx=1为无穷间断点y=sinx=0为振荡间断点 2x (11)渐近线:当变量无穷大时利用函数求极限一般都有a值(水平渐近线) 还有一些点怎么看这些点呢,一般都是间断点的地方有渐近(铅直渐近线)0这点很重要 还有一个斜渐近线说明图像到达一个点变化的斜率很小这样的话 一般是图像上面有部分是直线 eg求e的渐近线 xo1xcos)x课后练习求下列极限(1)limx(2)lim(sinx2x1x 3x)(3)lim(1x02sin(x) 【基本初等函数的极限】推荐阅读: 电大比较初等教育复习10-08 初等教育大专生自我鉴定300字10-15 函数的基本性质习题课07-15 基本的礼仪12-11 简报的基本特点09-13 桥梁的基本体系09-27 李白的基本简介10-06 写作的基本程序10-18 入党的基本步骤11-15 自传的基本写法12-13基本初等函数的极限 篇4
函数极限的证明 篇5
二元函数的极限与连续 篇6
求函数极限方法的若干方法 篇7
函数极限 篇8
2.3函数极限 篇9
函数极限题型与解题方法 篇10
高数复习方案(函数和极限) 篇11