無窮小的比較與求函數圖形漸近線的基本思路與步驟總結與實例

2021-03-01 考研競賽數學

1、無窮小的比較

定義設f(x)和g(x)均為某個變量變化過程x→x*的無窮小,g(x)≠0,則

(1)如果limf(x)/g(x)=0,則稱f(x)是比g(x)高階的無窮小(或高階無窮小),記作f(x)=o(g(x))( x→x*);習慣地,將一個無窮小量記作o(1);

 

(2)如果limf(x)/g(x)=∞,則稱f(x)是比g(x)低階的無窮小;

 

(3)如果limf(x)/g(x)=A≠0,則稱f(x)與g(x)是同階無窮小;

 

(4) 如果limf(x)/g(x)=1,則稱f(x)與g(x)是等價無窮小,並且記作f(x)~g(x);等價無窮小是同階無窮小的特殊情形.

 

(5)如果limf(x)/gk(x)=A≠0(k>0),則稱f(x)是關於g(x)的k階無窮小;

 

2、等價無窮小性質及計算極限應用

定理1f(x)與g(x)是等價無窮小的充分必要條件是

f(x)=g(x)+o(g(x)).

 

定理2如果f1(x)~ f2(x)與g1(x)~ g2(x)且lim(f2(x)/ g2(x))的極限存在,則lim(f1(x)/ g1(x))極限也存在,並且有

lim(f1(x)/ g1(x))=lim(f2(x)/g2(x)).

 

【注1兩個無窮小之比求極限時,分子及分母都可用等價無窮小來代替。由於f1(x)~ f1(x),g1(x)~ g1(x),所以以上極限計算等式也可以只替換分子、或者只替換分母來求極限。

 

【注2以上結論也適用於極限趨於無窮大的情形;

 

【注3以上用等價無窮小替換計算極限的過程一般適用於相乘、相除因式整體用等價無窮小替換;對於等價無窮小加減運算,一般兩個等價無窮小相減不要替換;非等價無窮小相減,或等價無窮小相加一般可以替換。具體參見課件實例。

 

【注4記住常用的幾個等價無窮小(8個,見課件列表)

 

3、求一元函數y=f(x)描述的曲線的漸近線的基本思路與步驟:

 

(1) 求出函數的定義域,並明確所有的定義區間的有限邊界點xk;

 

(2) 分別判定並計算x趨於正無窮大、趨於負無窮大函數f(x)的極限,判定是否具有水平漸近線;如果極限存在,則水平漸近線方程為y=極限值;水平漸近線的條數可以為0,1,2。

 

(3) 對所有定義區間的邊界點求或判定左右極限的存在性,如果對於邊界點xk左右極限有一個趨於無窮大,或正、負無窮大,則該邊界點對應的方程x=xk即為鉛直漸近線,鉛直漸近線的條數可以為0,1,2,…,無數條。

 

(4) 分別求或判定x趨於正無窮大、趨於負無窮大函數f(x)/x的極限,如果其中極限值存在且不為零,則有對應的斜漸近線,並針對求得的極限值k,求斜漸近線的截距b,即有

求相應變量變化過程的極限

則對應的斜漸近線方程為y=kx+b。斜漸近線的條數可以為0,1,2。

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