Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Высшая математика.Практикум.pdf
Скачиваний:
264
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

5.4. Замечательные пределы

 

Первый замечательный предел:

lim sin x

=1.

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

y

 

 

 

Второй замечательный предел:

 

 

= lim

(1

+ y) = e.

 

 

lim 1+

x

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

y→0

 

 

 

 

 

Пример 5.12. Вычислить следующие пределы:

1)

lim sinαx ,

α R ;

2)

lim sin 2x

;

3) lim tg x

;

 

 

x→0

x

 

 

 

x→0 sin3x

 

 

x→0

 

x

 

 

4)

lim arcsin x

;

 

5)

lim

cos x

 

;

6) lim

 

3x + 2

5x−1 .

 

2x −π

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

x→0

 

 

x→∞

3x + 7

 

Решение: 1)

имеем неопределенность вида

0

. Умножим числитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

и знаменатель дроби на число α , чтобы воспользоваться первым

замечательным пределом:

lim sinαx

= lim

α sinαx =α lim sinαx

. Произведя

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

x→0

 

 

αx

 

 

x→0 αx

 

в

последнем

 

выражении

 

 

замену

 

 

y =αx ,

получим

α lim sinαx =α lim sin y

=α . Итак, lim sinαx

 

=α ;

 

 

 

 

x→0

αx

 

y→0

y

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) опять

имеем

неопределенность

вида

0 .

Разделим

числитель и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

знаменатель дроби на

 

x , после чего воспользуемся результатом пункта 1)

данного примера: lim sin 2x

 

 

 

sin 2x

 

lim sin 2x

 

 

2 ;

 

= lim

x

 

=

x→0

 

 

x

 

=

 

sin3x

 

 

 

sin3x

 

 

 

 

 

x→0 sin3x

x→0

 

lim

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

3) lim tg x

= 0

= lim

 

1

 

sin x = lim

 

1

lim sin x =1 1 =1;

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0 x

0

 

x→0 cos x

 

 

x

 

x→0 cos x

x→0

x

 

 

4)сделаем замену arcsin x = y . Тогда x = sin y и y → 0 при x → 0 ,

 

 

arcsin x

 

0

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

поэтому lim

 

x

=

0

= lim

 

 

 

 

=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

y→0 sin y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

164

5)

π

 

и 2x −π = −2

π

 

→ 0 при x →

π

,

замечая, что cos x = sin

2

− x

 

2

− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

сделаем замену π2 − x = t , чтобы свести предел к первому замечательному:

lim

cos x

 

0

 

= lim

sint

 

1

 

 

=

 

 

 

= −

 

;

2x −π

0

−2t

2

x→0

 

 

t→0

 

 

6) здесь имеет место неопределенность вида 1∞ . Сведем данный предел ко второму замечательному пределу:

 

3x + 2 5x−1

 

 

3x + 2

 

5x−1

 

 

 

+

3x + 2 −3x −7 5x−1

=

 

 

 

lim

 

+ 7

 

 

 

= lim 1

+

3x + 7

−1

 

 

= lim 1

 

 

3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ 3x

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x+7

 

−5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x+7

 

−5

(5x−1)

 

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

5x−1

 

 

 

−5

 

 

 

(5x−1)

 

 

 

 

 

−5

 

 

3x+7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

 

3x+7

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

1

+

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

3x +7

x→∞

 

3x +7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x +

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражение

 

 

−5

имеет своим

пределом

ноль

при

x → ∞,

поэтому

3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

3x+7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

 

−25x +5

 

 

 

 

 

 

 

−5

= e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5x −1) = lim

 

 

lim 1

+

 

 

 

 

 

 

Учитывая

далее,

что

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

+ 7

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ 3x + 7

 

 

 

 

x→∞

 

 

= −

25

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x + 2 5x−1

 

 

−

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

окончательно получаем lim

 

 

 

 

 

= e

 

3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полезно помнить часто используемые следствия из обоих замечательных пределов:

lim tg x

=1; lim arcsin x =1; lim arctg x

=1;

 

 

 

 

x→0

x

 

x→0

x

 

x→0

x

 

 

 

 

 

lim

loga (1+ x)

=

1

 

= loga e , где a > 0, a ≠1, в частности lim

ln(1+ x)

=1;

 

x

 

 

ln a

x

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

lim

ax −1

= ln a , где

a > 0, в частности lim

ex −1

=1;

 

 

x

 

x

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

а также

 

lim

(1+ x)m −1

= m .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

165

Пример 5.13. Вычислить следующие пределы:

1) lim ln(2 − x) −ln 2

;

2) lim eαx −1

;

3) lim eαx −eβx .

 

 

x→0

x

 

x→0

x

 

x→0

x

 

 

Решение:

1) для

данной

неопределенности

вида

0

преобразуем

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

выражение, стоящее под знаком предела так, чтобы воспользоваться одним из следствий из второго замечательного предела:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 2 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

lim ln(2 − x) −ln 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 1

+

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

= lim

2

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

,

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x→0

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

x→0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

после чего, обозначая −

 

= t

, получим равенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 1

+

−

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(1+t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

=

lim

=

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

t

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

2

 

 

 

 

2 t→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

lim ln(2 − x) −ln 2 =

 

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) lim

eαx −1

 

 

0

=α lim

eαx −1

=

 

αx = y

 

 

=α lim

ey −1

=α . Здесь мы

 

 

 

 

x

 

 

=

0

 

αx

 

 

y → 0

 

 

 

y

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

y→0

 

также воспользовались одним из следствий из второго замечательного предела;

 

3) для данной

неопределенности

вида

0

справедливы

равенства

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

lim eαx −eβx

= limeβx

e(α−β)x −1

= limeβx lim

e(α−β)x −1

.

Воспользовавшись далее

 

 

x→0

x

x→0

x

x→0

x→0

x

 

 

 

 

результатом

пункта

2)

данного

примера,

 

 

окончательно

получим

lim eαx −eβx

=1 1 =1.

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

166

Задачи для самостоятельного решения

Найти пределы:

5.79. lim sin x ;

 

x→0 tg9x

 

5.81. lim

1

−cos2x

;

x→0

 

 

 

3x2

 

5.83. lim

1

−cos5x

;

x→0

1−cos3x

 

5.85. lim

 

 

 

x

;

3

 

 

 

1+ x −1

x→0

 

5.87. lim tg x −3sin x ;

x→0 x

5.89. lim 1−6x ;

x→0 1−ex

5.91. lim sin 2x ; x→0 ln(1+ x)

5.93. lim t( t a −1) , a > 0;

t→∞

5.95. lim x +8 x ; x→∞ x − 2

5.97. lim 2x2 +3 5x2 ; x→∞ 2x2 −3

1−x

5.99. lim (1− 4x) x ;

x→0

1

5.101. lim x x−2 ; x→2 2

5.80. lim sin2 2x ; x→0 arcsin2 3x

5.82. lim 1−cos6x ; x→0 3x tg3x

5.84.

lim 1+ xsin x −cos x ;

 

x→0

 

sin2 x

 

 

 

 

 

−1

;

5.86. lim

 

1+ xsin x

 

 

x2

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

5.88. lim lg(1+3x)

;

 

 

 

 

x→0

 

x

 

 

 

 

 

 

5.90. lim

8x −7x

;

 

 

 

 

6x −5x

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

5.92.

lim sin3x −sin x

;

 

 

x→0

 

ln(x +1)

 

 

5.94. lim

6x −3x

;

 

 

 

 

x2 + x

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

3x −1

2x

 

 

5.96. lim

3x +1

 

;

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

5x3 + 2

2x3−1

5.98. lim

5x

3

 

 

;

 

x→∞

 

 

 

 

 

5.100. lim x + a x+c ; x→∞ x +b

5.102. lim 2x 1+3x ;

x→0

167