数学分析——常用基本极限


关于e的极限

\(\lim\limits_{x\rightarrow 0}(1+x)^\frac{1}{x} = 1\), or: \(\lim\limits_{x\rightarrow \infty} (1+\frac{1}{x})^x = 1\)
证明:

  • 对于数列形式,单调上升(前项比后项小)且有上界(可以取4证明),用均值不等式可证明。
  • 进一步,对于函数形式,可以放缩(对x取下界),用夹迫性证明。
  • 注意,对于函数形式,\(\infty\) 是指 同时在 \(+\infty, -\infty\) 收敛。

由无穷小的等价代换,可得结论:

  • 若有:\(\alpha (x) \rightarrow 0, \beta (x) \rightarrow \infty\)
  • 且能求得 \(\alpha(x) \beta(x) \rightarrow A\),即\(\alpha(x), \beta(x)\) 同阶,\(\beta(x)\)可被等价代换
  • 则有:\(\lim\limits_{x} (1 + \alpha(x))^{\beta(x)} = A\)

关于三角函数的极限

\(\lim\limits_{x \rightarrow 0}\frac{\sin(x)}{x} = 1\)
证明:单位圆中,\(\sin(x) < x < \tan(x)\), 故\(\cos(x) < \frac{sin(x)}{x}< 1\), 由夹迫性可证。

关于指数的极限

\(\lim\limits_{n \rightarrow \infty} \sqrt[n]{n} = 1\)
证明提示:\(\sqrt[n]{n} = e^{\frac{\ln(n)}{n}}\)


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