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高等数学,但用我的话说(这不是我的极限)

时间:2024-11-07 22:34:44浏览次数:3  
标签:infty right 极限值 极限 渐近线 但用 高等数学 left

高等数学,但用我的话说(这不是我的极限)

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极限须知

极限,是你永远无法到达的真实

什么是极限,极限就是咫尺之间,却触不可及,就是永远都无法到达的真实,就是永远砍不下的现金打款......

极限当中的 \(x\) 是不存在的,它是一个虚拟变量,因为它永远都无法由虚转实。

比如我说,对于这个函数,\(x\) 不能出现 \(2\),那么 \(f(2)\) 就成为了无法到达的值,只能根据函数的规则,去计算极限值,例如 \(f(x)=x\),就会产生:

\[\lim_{x\to2}{f\left(x\right)}=2 \]

但是极限也会区分左右,就好比青春时期你和同桌的“三八线”,一般是均衡分布,左右没有区别,但有时是左边多一点,右边少一点,有时恰好相反。

当然,实际的情况比这要复杂的多,就好比人生起起落落,某个节点的左右的极限值总是相差甚远,且波动很大,难以总结出统一的规律来。

我们附加减号和加号给不可抵达点来区分左右,用 -​ 表示左极限,+​ 表示右极限

例如:

\[\lim_{x\to k^{-}}f\left(x\right)=a \]

\[\lim_{x\to k^{+}}f\left(x\right)=b \]

假如什么都不加,就说明两边的极限值是一样的。

因此,我们可以说,双侧极限在左右不平时会消失,左右不平衡的时候,容不下中间派的摇摆不定。

tips: 你知道吗?我们可以用 \(DNE\) 来表示“不存在”


极限有时不存在

极限不存在通常意味着破限,即垂直渐近线的产生,即叹息之墙,你再大,或者再小,都无法通过此墙的限行,抵达此处的真实。

但,如果我们跑到无穷处呢?在无穷处是否还会有极限的存在呢,答案是可能有,大力能让砖飞,飞向无穷,但是仍然无法让摇摆派彻底倒向某一方,仍然无法突破某些规则定好的限制。

例如:

\[\lim_{x\to\infty}f\left(x\right)=L \]

它就永远无法突破 \(y=L\) 的水平渐近线限高

\(0\),是一个特殊的值,因此,有时我们也会研究接近 \(0\) 的极限值。

例如:

\[\lim_{x\to0}f\left(x\right)=L \]

总结:垂直限行,水平限高。


渐近线须知

  1. 一个函数不一定要在左右两边有相同的水平渐近线
  2. 函数有可能与它的渐近线相交,甚至是反复相交


三明治定理(夹逼定理)

两面包夹之势,咳,串台了。不过道路是相同的,如果一个函数,始终被两个其他的函数夹在中间,那么假如另外两个函数的在 \(a\) 处的极限值为 \(L\) ,这个函数在 \(a\) 处的极限值也为 \(L\)


多项式的极限

\(x\to a\) 时的有理函数的极限

代入法

了解了极限的一些小知识之后,我们就要将其投入到实践当中进行再认识。

我们从下式开始吧:

\[\lim_{x\to a}\frac{p\left(x\right)}{q\left(x\right)} \]

有的时候,我们可以使用我们最爱的,最直观的办法求解极限值,比如将 \(x=a\) 代入进去,这种方法叫代入法

关于 \(\frac00\) ,不定式,因式分解,配方

但是,没有一法破万法的好方法,现实情景下,我们永远只能选择更符合当前情景的方法去做。

有的时候,代入法会出现 \(\frac00\) 的尴尬结果,这被称为不定式

这时,极限有可能是有限的、\(\infty\) 或 \(-\infty\),甚至不存在。

这个时候怎么求极限呢?答案是因式分解,将公因子删除后再代入,也能求得极限值。

如果不那么顺利,我想,大抵是配方的技术还需要多多磨练。

立方差的公式也很重要:

\[a^3-b^3=\left(a-b\right)\left(a^2+ab+b^2\right) \]


关于 \(\frac{?}{0}\) ,垂直渐近线与图像

如果不幸出现了 \(\frac{?}{0}\) 的情况,该怎么做呢?

只能祭出图像法了,语言概括就是关于叹息之墙两侧的 \((左\in\{-,+\},右\in\{-,+\})\) 组合,无非取值是 \(\left\lbrace\infty,-\infty,DNE\right\rbrace\) 之一。

怎么分辨是哪种情形呢?

  1. 首先代入法求出分子的值,得到分子的正负,稍微移动 \(x\) ,不会改变分子的正负
  2. 于是我们去关注分母的正负,看看微微移动 \(x\) 后, 分母的正负是怎么变化的
  3. 进而判断两边极限值的正负确定组合,最后得出答案。


\(x\to a\) 时的平方根的极限

求解思路:平方根 \({\left\lbrace+,-\right\rbrace}\) 某个数,把分子分母同时乘以其共轭表达式,就会发现令人惊喜的展开。


\(x\to\infty\) 时的有理函数

如果说,现在 \(x\to\infty\) (这宣布了代入法的死刑),我们该怎么求极限呢?

我们知道,多项式 \(\frac{p(x)}{q\left(x\right)}\),是老大(次数最大的项,即首项)才能决定整体走势,在 \(x\) 接近无穷大的时候,就是老大一言堂了。

那么,我们就可以比较两个多项式的首项,来大致确定极限值是 \(\left\lbrace0,C,\pm\infty\right\rbrace\) 中的那个,实际求解则是,分子分母同时除以(处理原来)并乘以各自的最高次项(独立出去)。再根据式子

\[\lim_{x\to\infty}\frac{C}{x^{n}}=0, C \in \mathbb{R} \text{ and } n > 0 \]

即可得出结果。

一般有以下情况和对应的结果:

  1. p的次数 == q的次数,极限为 \(C\),且非 \(0\)
  2. p的次数 > q的次数,极限为 \(\pm\infty\) 之一
  3. p的次数 < q的次数,极限为 \(0\)


\(x\to\infty\) 时的多项式型函数的极限

什么是多项式型函数,看起来像多项式,但是含有分数次数或 \(n\) 次根。

唯一的干扰是,你要关注并找到真正的老大,以及必要的时候采用乘以共轭表达式的方式进行处理。


\(x\to-\infty\) 时的有理函数的极限

思路是相通的,只是这个时候,需要关注根式有无受到正负的影响,化简时是否需要进行相应的正负号的处理。

对于形如 \(\sqrt[n]{{x}^{y}},x<0\) 这样的式子,试图得到 \(x^{m},m=\frac{y}{n}\) 时,当且仅当 \(m \equiv 1 \pmod{2} \quad \text{and} \quad n \equiv 0 \pmod{2}\) 时需要给 \(x^{m}\) 添加 \(-\)


包含绝对值的函数的极限

涉及绝对值,需要做的就是根据绝对值内部的符号,考虑更多 \(x\) 的区间


标签:infty,right,极限值,极限,渐近线,但用,高等数学,left
From: https://www.cnblogs.com/testtraveler/p/18534112/higher-mathematics-but-in-my-words-this-is

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