高数 函数极限笔记

一、函数极限定义

  1. x趋近于x₀ 时函数极限
    lim(x→x₀) f(x)=A
    定义:对于任意ε>0,存在δ>0,当 0<|x-x₀|<δ 时,恒有 |f(x)-A|<ε

ε:任意正数,描述f(x)和A的接近程度

δ:和选定的ε有关,描述x靠近x₀的范围

关键点:极限和f(x)在x₀处有没有定义、函数值大小无关

0<|x-x₀|:x不取x₀这个点,只讨论附近局部区域

  1. 单侧极限
    左极限:lim(x→x₀⁻) f(x),从左边趋近x₀
    右极限:lim(x→x₀⁺) f(x),从右边趋近x₀

充要条件:

lim(x→x₀) f(x)=A 等价于 左极限 = 右极限 = A

左右极限相等,整体极限才存在;左右不等,则极限不存在。

  1. x→∞ 的极限
    lim(x→∞) f(x)=A ,也写成 f(x)→A (x→∞)

数列极限对照:

任意ε>0,存在 N=1/ε+1

二、函数极限的性质(全部是局部性质!)

  1. 唯一性:如果lim(x→x₀)f(x)=A存在,则极限值唯一。

  2. 局部有界性:

    若lim(x→x₀)f(x)=A,则存在M>0,δ>0,当0<|x-x₀|<δ,就有|f(x)|≤M。

    含义:只在x₀附近一小段区间内有界;大范围不一定有界。

  3. 局部保号性:

    若lim(x→x₀)f(x)=A>0,则在x₀的某去心邻域内,f(x)>0。

    理解:极限的正负号,只能传递到靠近x₀的局部,离远了不保证。

三、无穷小与无穷大

✅ 无穷小

定义:如果lim f(x)=0,则f(x)是该极限过程下的无穷小。

  1. 无穷小是变量的变化趋势,不是很小的常数;只有数字0,可以当作无穷小。
  2. 无穷小是局部概念:要看是 x→x₀ 还是 x→∞。
    例子:x→∞时,1/x是无穷小;x→2时,1/x不是无穷小。

无穷小运算规则

  1. 有限个无穷小相加 = 无穷小;无限个无穷小相加不一定是无穷小
  2. 有界函数 × 无穷小 = 无穷小
  3. 常数 × 无穷小 = 无穷小
  4. 有限个无穷小相乘 = 无穷小

✅ 无穷大

定义:在极限变化过程中,|f(x)|无限增大,叫做无穷大量。

记作:

lim(x→x₀)f(x)=∞

lim(x→x₀)f(x)=+∞

lim(x→x₀)f(x)=-∞

⚠重点:无穷大不是一个很大的数字,是变量变化趋势

无穷大和无穷小关系(同一极限过程)

1/无穷大 = 无穷小

1/无穷小 = 无穷大

前提:分母不为0。

极限看局部,和该点函数值无关;

左右极限相等,极限才存在;

无穷小是趋于0的变量,0是唯一常数无穷小;

有限个无穷小四则保持无穷小,无限个不行;

无穷大倒数是无穷小,无穷小倒数是无穷大。

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