1.4.1 极限的四则运算法则

定理1-4 在同一个变换过程中,如果lim f(x)=A,lim g(x)=B,则

(1)lim[f(xg(x)]=limf(x)±lim g(x)=A±B

(1-31)

(2)lim[f(xg(x)]=limf(x)·lim g(x)=A·B

(1-32)

(3)

(1-33)

由以上定理可以得到下面的推论:

推论1-3 如果有限个函数f1(x),f2(x),…,fn(x)的极限都存在,则有

(1)lim[f1(xf2(x)±…±fn (x)]=limf1(x)±limf2(x)±…±lim fn (x);

(1-34)

(2)lim[f1(xf2(x)·…·fn (x)]=limf1(x)·limf2(x)·…·lim fn (x)。

(1-35)

推论1-4 如果函数f(x)的极限存在,k为常数,n为正整数,则有

【例1-20】 计算

解:

【例1-21】 计算

解:因为分母,所以可以使用极限的除法法则,

【例1-22】 计算

解:因为分母,所以不能直接使用极限的除法法则。注意到分子有,分子和分母有公因子(x-1)。根据极限定义,x→1是指x无限趋近于1但x≠1,所以可以因式分解后约分,消去公因子。

定义1-14 如果当xx0(或x→∞)时,函数f(x)和g(x)都趋近于0或者无穷大,则极限可能存在,也可能不存在。通常把这类形式的极限叫作未定式,并记为型或型。

由于未定式不满足前提条件,无法直接代入极限的四则运算法则求解,需要先进行代数恒等变形,满足前提条件后,再代入极限的四则运算法则求解。

【例1-23】 求极限

分析:分母,所以不能直接使用极限的四则运算法则,因为0,所以原式是一个型未定式。函数是无理函数,考虑使用有理化进行恒等变形。

解法一:将分子、分母同时乘以共轭因式,

解法二:将无理部分变量代换,令,则x=t2-1,t→1。

【例1-24】 求

分析:此例中,分子、分母在x→∞过程中的极限均不存在,所以不能直接利用商的极限运算法则。注意到,但是,所以可以将分子、分母同时除以x的最高次幂(即x5),使之各部分极限存在,再做进一步的计算。

解:

【例1-25】 求极限

分析:与上一个例题类似,考虑将其中的xp转化为,使之极限存在,所以将分子、分母同时除以x的最高次幂x3

解:

一般地,如果an, bm为不等于0的常数,当x→∞时,有: