极限02:两个重要极限

1.夹逼准则

定义:设{ a n a_n an}, { b n b_n bn}, { c n c_n cn}为实数列, a n ≤ b n ≤ c n a_n≤b_n≤c_n anbncn, 且
lim ⁡ n → ∞ a n = lim ⁡ n → ∞ c n = l \lim_{n \to \infty} a_n= \lim_{n \to \infty} c_n= l nliman=nlimcn=l, 则 lim ⁡ n → ∞ b n = l \lim_{n \to \infty} b_n=l nlimbn=l

例1: lim ⁡ n → ∞ ( 1 n 2 + 1 + 1 n 2 + 1 + . . . . . . + 1 n 2 + n ) \lim_{n \to \infty} (\frac{1}{\sqrt{n^2+1}} +\frac{1}{\sqrt{n^2+1}}+......+\frac{1}{\sqrt{n^2+n}}) nlim(n2+1 1+n2+1 1+......+n2+n 1)

解:令 b n = 1 n 2 + 1 + 1 n 2 + 1 + . . . . . . + 1 n 2 + n b_n=\frac{1}{\sqrt{n^2+1}} +\frac{1}{\sqrt{n^2+1}}+......+\frac{1}{\sqrt{n^2+n}} bn=n2+1 1+n2+1 1+......+n2+n 1

5 8 < 5 7 < 5 6 \frac{5}{8}<\frac{5}{7}<\frac{5}{6} 85<75<65,
可得出思路:
a n = 1 n 2 + n + 1 n 2 + n + . . . . . . + 1 n 2 + n a^n=\frac{1}{\sqrt{n^2+n}} +\frac{1}{\sqrt{n^2+n}}+......+\frac{1}{\sqrt{n^2+n}} an=n2+n 1+n2+n 1+......+n2+n 1
c n = 1 n 2 + 1 + 1 n 2 + 1 + . . . . . . + 1 n 2 + 1 c^n=\frac{1}{\sqrt{n^2+1}} +\frac{1}{\sqrt{n^2+1}}+......+\frac{1}{\sqrt{n^2+1}} cn=n2+1 1+n2+1 1+......+n2+1 1

则: lim ⁡ n → ∞ a n = lim ⁡ n → ∞ n n 2 + n = lim ⁡ n → ∞ n n 2 = 1 \lim_{n \to \infty} a_n= \lim_{n \to \infty} \frac{n}{\sqrt{n^2+n}} = \lim_{n \to \infty} \frac{n}{\sqrt{n^2}} =1 nliman=nlimn2+n n=nlimn2 n=1

lim ⁡ n → ∞ c n = lim ⁡ n → ∞ n n 2 + 1 = lim ⁡ n → ∞ n n 2 = 1 \lim_{n \to \infty} c_n= \lim_{n \to \infty} \frac{n}{\sqrt{n^2+1}} = \lim_{n \to \infty} \frac{n}{\sqrt{n^2}} =1 nlimcn=nlimn2+1 n=nlimn2 n=1
lim ⁡ n → ∞ a n = lim ⁡ n → ∞ c n = 1 \lim_{n \to \infty} a_n= \lim_{n \to \infty} c_n= 1 nliman=nlimcn=1 ,且 a n ≤ b n ≤ c n a_n≤b_n≤c_n anbncn,所以
lim ⁡ n → ∞ b n = 1 \lim_{n \to \infty} b_n= 1 nlimbn=1

2.两个重要极限

2.1 0 0 型 ⟹ lim ⁡ x → 0 s i n x x = 1 \frac{0}{0} 型\Longrightarrow \lim_{x \to 0} \frac{sinx}{x} = 1 00x0limxsinx=1

通用公式: lim ⁡ x → 0 s i n △ △ = 1 \lim_{x \to 0} \frac{sin△}{△} = 1 x0limsin=1

例1: lim ⁡ x → 0 s i n 3 x x \lim_{x \to 0} \frac{sin3x}{x} x0limxsin3x
解: lim ⁡ x → 0 s i n 3 x x = lim ⁡ x → 0 s i n 3 x 3 x ⋅ 3 = 1 ⋅ 3 = 3 \lim_{x \to 0} \frac{sin3x}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{sin3x}{3x}·3 = 1·3 = 3 x0limxsin3x=x0lim3xsin3x3=13=3

对于 0 0 型 \frac{0}{0} 型 00后面可以使用洛必达法则求极限

2.2第二重要极限

lim ⁡ x → ∞ ( 1 + 1 x ) x = e 或 lim ⁡ x → 0 ( 1 + x ) 1 x = e \lim_{x \to ∞} (1+\frac{1}{x})^x=e 或 \lim_{x \to 0} (1+x)^\frac{1}{x}=e xlim(1+x1)x=ex0lim(1+x)x1=e

通用公式: 1 x ⟹ lim ⁡ △ → 0 ( 1 + △ ) 1 △ = e \frac{1}{x}\Longrightarrow \lim_{△ \to 0} (1+△)^\frac{1}{△}=e x10lim(1+)1=e

例1: lim ⁡ x → 0 ( 1 − 2 x ) 1 x , 求其极限值? \lim_{x \to 0} (1-2x)^\frac{1}{x},求其极限值? x0lim(12x)x1,求其极限值?,求其极限值?
解: 将 x = 0 代入:可判断为 1 ∞ 型 将x=0代入:可判断为1^∞型 x=0代入:可判断为1
所以要用第二极限求解:
lim ⁡ x → 0 ( 1 − 2 x ) 1 x = lim ⁡ x → 0 [ 1 + ( − 2 x ) ] 1 − 2 x ⋅ − 2 x ⋅ 1 x = lim ⁡ x → 0 e − 2 x ⋅ 1 x = e − 2 \begin{align*} \lim_{x \to 0} (1-2x)^\frac{1}{x} & = \lim_{x \to 0} [1+(-2x)]^{\frac{1}{-2x}·-2x· \frac{1}{x}} \\ & = \lim_{x \to 0} e^{-2x· \frac{1}{x}} \\ & = e^{-2} \\ \end{align*} x0lim(12x)x1=x0lim[1+(2x)]2x12xx1=x0lime2xx1=e2

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