• 一、极限总结


    第一章、极限的求解

    在本次文章中,将分享我个人在刷完部分极限求值的题目后的心得体会,希望能在总结中得到更深的体会。

    1. 前言


    在极限的求解过程中,我们普遍会有如下顺序,a. 判断是否可以用带入求出极限值。b. 运用等价无穷小能否进行第二轮化简。c.实在没办法,看是否能化为可以洛必达的形式,再洛一下。


    但其实,我们在进行等价无穷小化简的时候,可以适当的运用泰勒展开式来进行化简,因为其实等价无穷小就是一阶泰勒展开等价。

    请记住下面的这几个常用的展开式,将在接下来的题目中经常用到,也确实十分好用。

    2.习题详解)


    由于题目实际上是无法全部列举的,所以我只举例几种我认为的典型题目。

    2.1

    我们看到,这是一题构造题,本质是,我们要将要求的结果在原来的式子当中展示出来,然后再求分极限,我们在仔细看分部极限当中有一步tan2x-2x/2^3,我直接得出 1/3(2x)^3 /x^3,可能有人会觉得奇怪,我怎么直接的出来的?因为正常而言,这个需要我们洛必达,洛一下,一下出不来,就洛两下。但是实际上,使用泰勒展开式,一步就可以到位了。tan(2x)=2x+(2x) ^3 /3!+o(x^3)

    2.2

    实际上,我们通过函数的正负性可以快速得到答案,在1/x趋于无穷大时,sin(1/x)是正负在变换的,也就肯定没有极限。但从这题,我想说的是,有些题目,举例子做反证法是很有用的,其次,这个题目,很容易和1/x * sinx,x趋于无穷大弄混,后者是标准的无穷小乘以有界函数。

    2.3

    我们可以看到这一题,存在两个知识点,一是隐函数的求导,二是导数的定义。 隐函数求导,我们可以利用两边同时对x求导,然后用链式求导法则求出来,或者我们直接可以用偏导的知识令f(x,y)=0,对两边的x求导得到可以得到隐函数的求法。

    更为重要的是,这道题目提醒我们,在求极限的时候,要时刻记得是否与函数的求导形式类似。

    2.4

    这道题,题目其实很简单,注意点只有一个,就是要对x^(2 * n)要加以考虑,考虑其在无穷时的多样性。

    2.5

    这些题,可以淋漓尽致的展现用泰勒展开在求极限的万能以及方便之处,能将复杂的式子瞬间简化。我们看到,在三角函数的嵌套中使用最为方便,以及三角函数的加减中灵活使用也很便利。其实利用函数在x=0处的泰勒展开,并带有皮亚诺余项的公式,可以化简得到更多的“等价无穷小”,例如ln(1-x)+x就可以等价于-x^2/2,以及 e^ (x^2)-cosx。

    2.6

    这一题,用到一个简单的泰勒展开ln(1-x)+x就可以等价于-x^2/2,可以加快点速度,但实际上这一题的重点是对于以e为底的指数,或者说任何指数,我们需要首先思考两件事,第一,能否提出公因项然后化为可用等价无穷小的形式,第二,能否直接先用泰勒展开简化。等到实在没办法,才寻求洛必达。

    2.7

    这一题很简单,普通的等价无穷小替换,再加上洛必达洛一下就出来了。但我之所以选择这一题的原因是这题目告诉我们,当部分极限不存在的时候,不代表整体极限不存在。以及写公式要写全,因为有人会把题目两边取对数,然后求出来是负无穷,就觉得没有答案。

    2.8

    这一题难度也小,但是需要提醒的点是在存在积分表达式的情况下,一定要把常数先提出来,这样子整个表达式会变得好看很多。存在被积表达式,一先看常数是否可以提取,而看是否可以换元得到更好看的积分形式。

    2.9

    这两题展示了基本的三角函数化简方法。其实三角函数的化简方法要求我们掌握和差化积,积化和差。简单的说明,和差化积其实需要看,是什么和差,将a和b转化成,(a+b)/2+(a-b)/2,(a+b)/2-(a-b)/2,进行展开,根据三角函数展开公式,也就意味着只有s+s,c+c可以化简,如果是s+c的化,可以利用取系数的平方和来构造sc+cs类型。
    如果是积化和差,就是利用和差化积的逆向,看是否是sc,cs,cc,ss选择相应的公式。

    2.10

    在这几题中,我们看到,对于数列求极值,首先观察是否可以换成积分表达式,其次观察是否可以用夹逼准则。

    我们看到使用夹逼准则可以取前取后,或者分子/分母取前后。还有重要的是对数可以把乘除换成加减法。

    2.11

    最后,我们来看一下这几道题,其实思路都是相似的,利用数列极限相同,可以得到二次方程求解。其中要证明数列极限存在,可以用数学归纳法
    以及介绍一个好用不等式(ln(1+x)<x<e^x-1)。

    Summary


    这是第一次尝试以博客的形式写自己的学习笔记,在这个年代电子版的存在会更久远吧。展望接下来九个月的时间,我都将在每一次阶段复习之后,都写下博客来记录。以方便后面自己查看。

    对于本次阶段复习,过了一遍极限的求解方式。得到了一下重要的体会:

    1. 先带入计算是否能求极值。
    2. 利用等价无穷小(或者化为等价无穷小形式)化简
    3. 利用泰勒展开化简。
    4. 实在不行,再用洛必达。

    关于数列

    1. 观察是否是可以化为被积函数形式。
    2. 观察是否可以利用分子分母的缩小与放大进行夹逼准则求解。
    3. 利用几个不等式进行夹逼准则。
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