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极限求值

时间:2020-12-05 16:30:16

  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:20201205161730.png

  求 x=1 的值:

20201205161801.png

  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:

  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:

20201205162012.png

  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。"

  图缺口

  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:

20201205162212.png

  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:20201205162328.png,

  因式分解 (x2−1)  (x−1)(x+1),我们得到:20201205162358.png

  我们现在可以代入 x=1 来求极限:20201205162427.png

  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:
x+1 的共轭是 3x-1

  以下是一个用共轭来求极限的例子:

20201205162557.png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:   (2-sqrt(x))/(4-x) 乘以 (2+sqrt(x))/(2+sqrt(x))
     
(a+b)(a-b) = a^2 - b^2 简化上面:   (2^2-sqrt(x)^2) / (4-x)(2+sqrt(x))
     
简化上面:   (4-x) / (4-x)(2+sqrt(x))
     
上面和下面消去 (4−x):   1/(2+sqrt(x))

  结果是:

当 x 趋近 4 时 (2-sqrt(x))/(4-x) 的极限 = 当 x 趋近 4 时 1/(2+sqrt(x)) 的极限 = 1/4

  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:   有理函数 f(x) = P(x) / Q(x)
     
例如,在这里 P(x) = x3 + 2x − 1Q(x) = 6x2   有理函数 f(x) = (x^3+2x-1) / (6x^2)


  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。

  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。

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