Функции / Предел и непрерывность / Замечательные пределы (1)
.doc
Замечательные пределы.
При вычислении пределов функций при х → х0 или х → ∞ часто возникают проблемы из-за того, что функция не определена при х → х0 (х → ∞).
Первым примером такой функции является функция .
Первым замечательным пределом называется предел этой функции при х → 0:
(1)
Пример 1.
Вычислить предел функции при х → 0.
Решение. Подставляя значение аргумента х = 0 в заданную функцию, видим что функция в заданной точке не определена (имеет неопределенность вида ). Для нахождения предела заданной функции попробуем привести ее к первому замечательному пределу. Используя формулу преобразования тригонометрических функций , получим:
дальнейшие преобразования проведем с использованием основных теорем о пределах.
Второй сомножитель в полученном выражении совпадает с формулой (1). Первый сомножитель так же эквивалентен формуле (1) так как может быть записан в виде: , где z = 2х.
Пример 2.
Найти:
Задание: найти пределы, используя первый замечательный предел и эквивалентность бесконечно малых величин:
=
2.
3.
4.
Второй замечательный предел.
Рассмотрим числовую последовательность: .
Если вычислять значения членов последовательности при натуральных значениях номера n числовой последовательности, то получим:
у1 = 2; у2 = 2,25; у3 = 2,37; у4 = 2,441; у5 = 2,488; ... ... у10 = 2,59; ... у50 = 2,69; у100 = 2,71.
Из приведенных значений видно, что числовая последовательность является монотонной неубывающей. Это обусловлено увеличением показателя степени при увеличении номера n числовой последовательности. Если рассматриваемую последовательность представить (по формуле бинома Ньютона) в виде (n + 1) слагаемых, то можно показать, что эта последовательность ограничена сверху.
Ограничение возрастания рассматриваемой числовой последовательности обусловлено стремлением к единице основания степени при увеличении номера n числовой последовательности.
Данная числовая последовательность имеет предел:
. (2)
Формулу (2) называют вторым замечательным пределом.
Число е в математике еще называют числом Эйлера, неперовым числом. Число е является иррациональным и с точностью до шестой значащей цифры оно равно
е = 2,71828….
Если рассматривать числовую последовательность как значения некоторой функции при x = n, то получим другую запись второго замечательного предела:
(3)
Причем этот предел равен е при х → +∞ и при х → –∞, и формулу (3) можно записать в виде:
(4)
Если в формуле (3) произвести замену независимой переменной (при х → ∞, z → 0) получим еще одну форму записи второго замечательного предела:
(5)
Пример 3.
Вычислить предел функции .
Решение. Для решения приведем данный предел ко второму замечательному пределу в записи формулы (4).
1. Умножим числитель и знаменатель дроби на 2 и числитель почленно разделим на знаменатель:
.
2. Сделаем замену переменной и решим по формуле (5):
.