极限(求值)

极限(求值)

极限(求值)

你应该先去阅读 极限(入门)

简略重温极限

有时我们不能直接计算一个事物的值……可是我们可以去看看越来越接近它时的情形!

例子:

(x2 − 1)

(x − 1)

求 x=1 的值:

(12 − 1)

(1 − 1)

=

(1 − 1)

(1 − 1)

=

0

0

0/0 不好做!没有人知道 0/0 是多少(它是 "不确定的"),所以我们要另辟蹊径。

我们不直接求在 x=1 的值,我们 趋近 它来看看:

例子(续):

x

(x2 − 1)

(x − 1)

0.5

1.50000

0.9

1.90000

0.99

1.99000

0.999

1.99900

0.9999

1.99990

0.99999

1.99999

……

……

现在我们看到当 x 越来越接近 1 的时候,

(x2−1)

(x−1)

越来越接近 2

这很有趣:

在 x=1,我们不知道答案(它是 不确定的)

但我们也知道答案越来越接近 2

我们想说: "答案就是 2",但我们不能这样说,所以数学家用一个特别的名词来形容这个情况:"极限"

当 x 趋近 1 时,

(x2−1)

(x−1)

的 极限 是 2

用符号来写就是:

这是用一个特别的说法来说: "不管在那里是什么,但 x 越来越接近 1 时答案便越来越接近 2"

在图上是这样的:

因此,实际上我们不能说在 x=1 时的值是多少。

但我们可以说:"趋近 1 时,极限是 2。"

极限求值

"求值" 的意思是计算……的值

在上面的例子里,极限是 2,因为函数趋近 2。但这样说是不够的!

其实有很多方法去求精确的答案。我们来看看其中几个:

一、代入变量的值

首先要尝试的方法是代入变量的值,来看看可不可以直接算出答案(换句话说,代换)。

试试一些例子:

例子

代入

行吗?

(1−1)/(1−1) = 0/0

10/2 = 5

在第一个例子里,代换法不管用,但在第二个例子里我们很容易得到答案。

二、因式

我们可以尝试 因式分解。

例子:

因式分解 (x2−1) 为 (x−1)(x+1),我们得到:

我们现在可以代入 x=1 来求极限:

三、共轭

若函数是个分数,把上面和下面乘以 共轭 可能会有帮助。

共轭是把

把两个项之间的正负号倒转:

以下是一个用共轭来求极限的例子:

在 x=4,函数是 0/0,不太好!

我们来重排一下:

上面和下面都乘以上面的共轭:

用 简化上面:

简化上面:

上面和下面消去 (4−x):

结果是:

大功告成!

四、在无穷大的极限和有理函数

有理函数 是两个多项式的比:

例如,在这里 P(x) = x3 + 2x − 1,Q(x) = 6x2:

如果我们知道 函数的次数,我们便可以知道函数的极限是 0、正无穷大、负无穷大或很容易地用系数计算出极限来。

去阅读 在无穷大的极限 来了解更多。

五、正式方法

正式方法是去证明可以把 "x" 无限接近 "a" 来无限接近答案。

去 极限(正式定义) 来了解更多

在无穷大的极限 微积分索引

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