搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣

【回復 搞定數學 獲取pdf。先點贊】這篇文章是“搞定數學”系列第一篇,主要講函數極限的基本計算方法。

一元函數的極限,計算不難,但后續的很多知識都要用到。

我現在能想到的典型題目有:根據極限確定參數的選擇題,求漸近線方程,與導數結合的概念選擇題、沒說函數可導情況求給定極限的大題。

武忠祥老師總結了九種方法。

我據此歸納了最常用的四種類型,加上幾個特定題型。


本文分為以下幾部分:

1. 高數整體

2. 注意事項

3. 替

4. 洛

5. 泰

6. 拉

7. 其他

高數整體


首先貼一張根據武忠祥老師課程整理的高數框架,幫大家理清知識體系:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖1

【圖1.高數框架】

數學的具體復習方法,可以參考這篇:考研數學一經驗分享

超級強烈推薦武忠祥老師高數強化課的“函數、極限、連續”、“導數與微分”、“微分中值定理”這幾部分。

這些部分的計算看著簡單,但里面的概念非常深,可以出很難的概念選擇題。

當然,先別急,強化課要等基本計算沒問題后再聽。

這篇文章主要講函數極限的基本計算方法。



注意事項

1)先判斷一下屬于哪種類型,是 搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖2搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖3,還是搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖4,方便選擇做題方法。

2)要記得用基本運算化簡,比如平方差公式,比如搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖5乘積因子cosx極限為1就直接寫成1。

3)要記得使用條件,比如小量替換要看是否乘積因子,比如洛必達要看是否搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖6搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖7




替,指小量替換,這是最先學的方法,大家應該已經得心應手了吧。

基本的替換公式大家自己看書自己記。

補充幾個利用泰勒得到的替換:

x→0時,

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖8

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖9

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖10

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖11

這些替換有對稱美,很好記。

其中搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖12就是張宇老師的“狗減sin狗等于六分之一狗三”,

這個有意思的說法,確實讓當初的我消除了對泰勒公式的恐懼。

首先要提醒的,是替換的使用條件

第一是替換項應該是乘積因子(加減項某些情況也可以,但我容易記錯,不太推薦用)。

第二是只能替換無窮小量。大家看下面這幾個式子就能理解:

1)搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖13

2)搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖14

3)搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖15

解釋一下第三個式子:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖16

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖17

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖18(洛必達)

=1

最后教大家一個超好用的結論

對于搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖19型極限搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖20,可以直接寫成這樣:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖21

比如搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖22

推導如下;

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖23

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖24

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖25

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖26



洛,指洛必達法則,有時候必須用洛必達才能解,絕對不能忘記這個方法。

使用洛必達要注意使用條件:

第一是只適用于搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖27搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖28 類型。

第二是要求分子f(x)分母g(x)在極限的空心鄰域可導且g’(x)不為0.

第二個條件,更直接的用法是在后面 “導數與微分”部分中,有時候要用導數的定義去求某一點的導數值,

如果題目說“f(x)二階可導”,那洛必達一次出現f’(x)之后,就不能再用洛必達了。

如果題目說“f(x)二階連續可導”,那可以洛必達兩次,出現f’’(x)后,不能再用洛必達。

具體可以去看武老師的網課。



泰,指泰勒公式,是我小量替換之外用得最多的一種方法。

大家可能會覺得泰勒公式比較難,但它其實就是一種更高階的小量替換。

小量替換部分補充的幾個公式,就是在用泰勒公式了。

想想張宇老師的“狗減sin狗等于六分之一狗三”,暫時先別管無窮小量,就會發現很簡單,很好用。

常用的也就是sinx,arcsinx,tanx,arctanx,ln(1+x),cosx.記住前兩三項就行。

后面復習到級數部分時,會發現和展開公式是一樣的。

更熟練的使用就要求對無窮小量的運算有了解。

m,n為正整數時,

o(m)*o(n)=o(mn)

o(m)+o(n)=o(min(m,n))

上面這兩個不確定對不對,大家自己搜一搜。

在心里把o(搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖29)直接當作搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖30就很容易理解。



拉,指拉格朗日,不太常用,但近年考研考過幾次。

之前把這個方法概括在“夾”字里,因為覺得就是夾逼的思想,方便自己理解。

但畢竟不嚴謹,也怕大家弄混函數極限和數列極限,所以改回“拉”字。

大家不要聽到拉格朗日就害怕,思路很簡單。

使用這種方法的標志就是出現兩個同類函數相減。

利用的公式就是f(b)-f(a)=f’(ξ)(b-a),其中a<< span="">ξ<< span="">b。

那么就有搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖31

當f’(ξ)在x=0的鄰域連續時,f’(ξ)就介于f’(a)與f’(b)之間。

看武忠祥老師講的這個例子:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖32

=搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖33

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖34 (極限存在,可以拆開)

其中搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖35

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖36,這就是夾逼的思想了。

轉成數列極限(假裝已經轉過了),根據夾逼定理就有搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖37

所以搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖38


有些“相同函數”比較隱蔽,大家要能看出來。

我記得2020年數學好像考到類似這樣的形式:搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖39

它其實相當于搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖40,然后就能用柯西公式了。

拉格朗日也是同理,比如0=sin0=tan0=ln1=arcsin0,1=搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖41=cos(pi/2)=arctan(pi/4),要有一點這種意識,做大題可能用到。



其他


大家做題時,可以去試“替洛泰拉”,都不行就看看倒代換和有理化。

1)倒代換

2)分母有理化

3)以及一種特殊題型:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖42

這種題最顯著的特點,一是x趨向負無窮,另外是分子或分母含有根號里的平方項。

這種題要注意的就是,根號里的搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖43提到外面后是|x|,而不是x。

結果為:

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖44

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖45

搞定函數極限計算的”替洛泰拉“四字訣的圖46

=1




這篇梳理了一些常見方法,但真正掌握還得靠自己多練習多總結。

同一個題往往要靈活結合多種方法,可以按“替洛泰拉”、倒代換、有理化這樣的順序去試。

不要忘記利用最基本的四則運算方法去化簡。


PS. 

數學知識的分享寫起來好難啊,做題可以熟練地算下去,但講清楚很不容易。沒積累足夠的例題,寫起來束手束腳的。

花了好幾天的午睡時間才寫完,不算公式也兩千多字了,打了大量公式的兩千多字啊,覺得有用就快去點贊。

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