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24考研數(shù)學(xué) 睡前系列【基礎(chǔ)篇】第21題|利用導(dǎo)數(shù)定義求極限

2023-02-21 23:11 作者:微光小聰  | 我要投稿
  • 求極限→定型四化定法→1的∞型:冪指轉(zhuǎn)換 + ln1~f(x)-1
  • 已知導(dǎo)數(shù)求極限→湊導(dǎo)數(shù)定義(3種定義寫出來看那個更適應(yīng))


注意:依據(jù)導(dǎo)數(shù)定義→要保證1/n趨向0

  • 可導(dǎo)→導(dǎo)數(shù)=左導(dǎo)=右導(dǎo)
  • 然后直接寫f(a)導(dǎo)代入結(jié)果



  • 鄰域vs去心鄰域

鄰域:這個點及其附近

去心鄰域:不包括那個點

兩者不同點:可以簡單理解成鄰域與去心鄰域對函數(shù)連續(xù)的要求條件不同。鄰域比去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)性的要求更強。


鄰域是一個特殊的區(qū)間,以點a為中心點任何開區(qū)間稱為點a的鄰域,記作U(a)。點a的δ鄰域:設(shè)δ是一個正數(shù),則開區(qū)間(a-δ,a+δ)稱為點a的δ鄰域,點a稱為這個鄰域的中心,δ稱為這個鄰域的半徑。

a的δ鄰域去掉中心a后,稱為點a的去心δ鄰域,有時把開區(qū)間(a-δ,a)稱為a的左δ鄰域,把開區(qū)間(a,a+δ)稱為a的右δ鄰域。


一、為什么函數(shù)極限的定義要求鄰域去心

我們在描述x→x0這個趨近的過程時,描述的就是 x→x0表示的就是由x向x0無限接近的過程,但這個過程中我們有x≠x0。

為了體現(xiàn)了x→x0但不相等的這個過程,我們將函數(shù)極限的定義取作去心鄰域,讓x無法取得x0的值。

如此一來,函數(shù)極限的定義就變得更為廣泛,即使f(x)在x0處沒有意義也可以求極限。也就是說,函數(shù)在x0處的極限只和函數(shù)在該點附近有關(guān),與函數(shù)在該點是否有定義可以沒有關(guān)系。

由此,我們建立了函數(shù)極限的定義,于此衍生出來的局部有界性、局部保序性、夾逼定理也自然都是在去心鄰域內(nèi)建立的了。

二、為什么函數(shù)連續(xù)的定義不要求鄰域去心

在上面的分析中我們知道,函數(shù)在x0處的極限只和函數(shù)在該點附近有關(guān),與函數(shù)在該點是否有定義可以沒有關(guān)系。

因此,在一段函數(shù)圖像上,點x處的鄰域就可以被拆分成點x與點x的去心鄰域兩個部分。于是我們很自然地就得到了,要使得一段函數(shù)圖像連續(xù),那么點x處就必須與它對應(yīng)的去心鄰域結(jié)合成一個整體。

上面的分析中,我們知道去心鄰域?qū)?yīng)的就是點x處的極限值,而點x處對應(yīng)的就是函數(shù)值,如此一來,要將他們聯(lián)系成一個整體,只需要讓函數(shù)值等于極限值即可。

由此,我們建立了函數(shù)連續(xù)的定義,自然就可以使用連成一個整體的【鄰域】了,以此類推,可導(dǎo)概念的建立也自然就是使用【鄰域】了。

三、為什么歸結(jié)原則要求鄰域去心

歸結(jié)原則的定義中提到了去心鄰域,假如我們不去心會怎樣呢?

首先,我們在上面的分析中知道,極限值等于函數(shù)值是【函數(shù)連續(xù)】的定義。也就是說,對于較一般的函數(shù)來說,極限值并不一定等于函數(shù)值。在上述定義中就有可能出現(xiàn),a點為間斷點的情況。

其次,收斂于a的數(shù)列有可能可以取到a,也有可能永遠取不到a。

結(jié)合以上兩點舉個例子,數(shù)列an=1/n和數(shù)列bn=0都是收斂于0的數(shù)列,若f(x)是一個在x=0處間斷(函數(shù)值跳躍/無定義)的函數(shù),那么我們可以得到,當(dāng)n趨于無窮時f(an)不一定等于f(bn)。

在這里我們發(fā)現(xiàn)了鄰域與去心鄰域的不同,我們可以簡單理解成鄰域與去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)的要求條件不同。鄰域比去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)性的要求更強。


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