數學分析——常用基本極限


關於e的極限

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

  • 對於數列形式,單調上升(前項比后項小)且有上界(可以取4證明),用均值不等式可證明。
  • 進一步,對於函數形式,可以放縮(對x取下界),用夾迫性證明。
  • 注意,對於函數形式,\(\infty\) 是指 同時在 \(+\infty, -\infty\) 收斂。

由無窮小的等價代換,可得結論:

  • 若有:\(\alpha (x) \rightarrow 0, \beta (x) \rightarrow \infty\)
  • 且能求得 \(\alpha(x) \beta(x) \rightarrow A\),即\(\alpha(x), \beta(x)\) 同階,\(\beta(x)\)可被等價代換
  • 則有:\(\lim\limits_{x} (1 + \alpha(x))^{\beta(x)} = A\)

關於三角函數的極限

\(\lim\limits_{x \rightarrow 0}\frac{\sin(x)}{x} = 1\)
證明:單位圓中,\(\sin(x) < x < \tan(x)\), 故\(\cos(x) < \frac{sin(x)}{x}< 1\), 由夾迫性可證。

關於指數的極限

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


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