今天的文章聊聊高等数学当中的极限,我们跳过极限定义以及一些常用极限计算的部分 。我想对于一些比较常用的函数以及数列的极限,大家应该都非常熟悉 。
大部分比较简单的函数或者数列,我们可以很直观地看出来它们的极限 。比如1/n,当n趋向于无穷大的时候,1/n 的极限是0,再比如当n趋向于无穷大的时候,n的平方的极限也是无穷大,等等 。
但是对于一些相对比较复杂的函数,我们一时之间可能很难直观地看出极限,因此需要比较方便计算极限的方法,今天的文章介绍的正是这样的方法——夹逼法和换元法 。
夹逼法在数学领域其实非常常用,在中学的竞赛当中经常出现 。夹逼法的原理非常简单:
对于某一个函数f(x),我们知道它的表达式,但是很难确定它的范围 。我们可以先找到另外两个范围比较容易确定的函数g(x)和h(x),然后证明:
文章插图
通过h(x)和g(x)的范围来夹逼f(x)的范围 。
说白了,就是直接求解不方便的函数,我们通过用其他容易计算的函数来替代的方法来间接求解,类似于“曲线救国” 。
明白了夹逼法的概念之后,我们再来看一下它在数列极限当中的应用 。
假设当下存在数列 {xn} 我们需要确定它的极限,我们找到了另外两个数列 {yn} 和 {zn} 。如果它们满足以下两个条件:
文章插图
那么,数列 {xn} 的极限存在,并且:
文章插图
从直觉上来看,上面的式子应该非常直观,但是我们还是试着从数学的角度来证明一下,顺便回顾一下极限的定义 。
证明过程如下:
根据极限的定义,对于数列 {xn} 而言,对于任意?都存在 n0
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