高數上 無窮小計算

wxdd發表於2024-07-10

非未定式

直接代入。

未定式

\(\frac{0}{0}\)

這類先進行化簡

化簡的方向有:

  1. 提前求極限不為 \(0\) 的因子,以及因式分解約分
  2. 拆項與合併:利用 \(\lim [f(x)\pm g(x)]=\lim f(x)\pm \lim g(x)\) 等,能拆出時先拆出幾部分,若拆出後發現極限都不存在,則應該重新合併
  3. 換元:\(x\rightarrow x_0\),令 \(t=x-x_0\),這樣一來 \(t\rightarrow 0\),例如 \(\displaystyle \lim_{x\rightarrow e} \frac{\ln x-1}{x-e}\)
  4. 等價無窮小代換

上面的方向一定要靈活應用。

常用等價無窮小代換如下(\(x\rightarrow 0\) 時):

\[\sin x\sim x\quad\tan x\sim x\quad\arcsin x\sim x\quad\arctan x\sim x\quad e^x-1\sim x\quad \ln(x+1)\sim x\\ a^x-1\sim x\ln a\quad (1+x)^\alpha-1\sim \alpha x\\ 1-\cos x\sim\frac{x^2}{2}\quad\sec x-1\sim \frac{x^2}{2}\quad x-\ln(x+1)\sim\frac{x^2}{2}\\ x-\sin x\sim\frac{x^3}{6}\quad x-\arcsin x\sim-\frac{x^3}{6}\quad x-\tan x\sim-\frac{x^3}{3}\quad x-\arcsin x\sim\frac{x^3}{3} \]

走投無路時,再用洛必達或者泰勒展式。

\(\frac{∞}{∞}\)

抓住最高次冪或者洛

\(0\cdot ∞\)

等價代換,或者利用 \(0=\frac{1}{∞}\) 來下方。

\(∞ -∞\)

通分,或代換 \(x=\frac{1}{t}\) 來構造分式進行通分來變成 \(\frac{0}{0}\) 型;或者提取公因式(例如 \(\displaystyle \lim_{x\rightarrow∞}[x-x^2\ln(1+\frac{1}{x})]\))來變成 \(0\cdot ∞\)

\(1^{∞}\)

重要極限 \(\displaystyle \lim_{x\rightarrow 0} (1+x)^{\frac{1}{x}}=e\) 的應用。如 \(\displaystyle \lim_{x\rightarrow0} (1+3x)^{\frac{2}{\sin x}}\),既可以 \(\displaystyle \lim_{x\rightarrow0} (1+3x)^{\frac{1}{3x}\cdot \frac{6x}{\sin x}}=e^6\),也可以直接的寫作 \(e^{\displaystyle \lim_{x\rightarrow 0}3x\cdot \frac{2}{\sin x}}\) 得到結果。

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