Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
сборник выс мат часть 1(2013).pdf
Скачиваний:
165
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

 

(sin x +1 −sin x ).

 

 

 

x

+3 .

 

 

 

 

 

 

5.71. lim

5.72. lim

 

2x

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

x→±∞

 

2

−3

 

 

 

 

 

5.73. lim

1 + 7x+2

 

5.74. lim

 

 

 

x

.

 

 

 

 

 

3 −7x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 +1

 

 

 

 

x→±∞

 

 

 

x→±∞

 

 

 

 

 

 

 

5.75. lim

 

 

 

tg2x

 

.

5.76. lim

1 +

 

2x

2 −1

.

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x→π

 

 

 

 

x→±∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

ctg

− x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

x

3

 

 

x

2

 

5.77. lim

 

 

 

− x .

5.78. lim

 

 

 

 

−

 

.

 

2

 

 

 

2

+1

5x −3

x→∞

x

−3

 

 

x→∞

 

5x

 

 

5.4. Замечательные пределы

Первый замечательный предел:

lim sin x =1.

x→0 x

Второй замечательный предел:

 

 

1

x

1

 

 

 

 

lim 1

+

 

 

= lim(1+ y)

 

= e .

 

y

x→∞

 

x

 

y→0

 

Пример 5.12. Вычислить следующие пределы:

1)

lim sinαx

, α R ;

2)

lim sin 2x ;

 

x→0

x

 

 

x→0 sin 3x

3)

lim tg x ;

 

4)

lim arcsin x ;

 

x→0

x

 

 

x→0

x

5)

lim

cos x

 

 

 

3x + 2 5 x−1

 

;

6) lim

.

2x −π

 

x→0

 

 

x→∞

3x + 7

Решение: 1) Имеем неопределенность вида 00 . Умножим числитель и знаменатель дроби на число α , чтобы воспользоваться первым замечательным

пределом: lim sinαx

= lim

αsinαx

=α lim sinαx

. Произведя в последнем выра-

x→0

x

x→0

αx

x→0 αx

 

224

жении замену y =αx , получим αlim sinαx

=α lim sin y

=α . Итак,

 

 

x→0

αx

y→0

y

 

lim sinαx

=α .

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

2) Снова имеем неопределенность вида 00 . Разделим числитель и знамена-

тель дроби на x , после чего воспользуемся результатом пункта 1) данного при-

мера: lim sin 2x

 

 

sin 2x

 

= lim

 

x

=

 

sin 3x

x→0 sin 3x

x→0

 

 

 

 

x

 

 

lim

sin 2x

 

 

2 .

x

 

 

x→0

 

=

 

sin 3x

 

lim

 

 

3

x

 

 

 

x→0

 

 

 

 

3) lim

tg x

 

0

 

= lim

 

1

 

sin x

= lim

1

lim

sin x

=1

1

=1.

 

x

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

cos x

x

 

x

 

x→0

 

 

 

 

x→0

 

x→0

cos x x→0

 

 

 

 

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

lim

arcsin x

=

 

0

= lim

y

 

=1;

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

0

 

y→0 sin y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

и 2x −π = −2

π

 

→ 0 при

x →

π

,

 

5) Замечая, что cos x = sin

2

− x

 

− x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

сделаем замену

π

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

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

cos x

 

0

= lim

sin t

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

= −

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

2x −π

−2t

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

0

 

t→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

3x + 2 5 x−1

 

 

3x + 2

−

5 x−1

 

+

3x + 2 − 3x − 7 5 x−1

 

 

 

lim

+

 

 

 

= lim 1

+

 

 

1

 

= lim 1

3x +

7

 

 

 

 

x→∞ 3x

7

 

 

 

x→∞

3x + 7

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

(5 x−1)

 

 

 

−5

 

5 x−1

 

 

−5

 

 

3x+7

 

−5

(5 x−1)

 

 

 

 

−5

 

 

3x+7

3x+7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

3x+7

 

 

 

−5

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

 

= lim

1 +

 

 

 

 

 

.

 

3x +

 

 

3x +

 

 

 

 

 

3x +

 

x→∞

 

 

7

 

x→∞

 

7

 

 

 

 

x→∞

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражение

 

−5

 

имеет своим пределом ноль при x → ∞, поэтому

 

 

 

3x +

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

225

 

 

 

−5

 

3x+7

 

 

 

 

 

 

−5

 

 

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

= e . Учитывая далее, что

3x + 7

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

−5

(5x −1)

= lim

−25x + 5

= −

25

, окончательно получаем

3x + 7

3x + 7

3

x→∞

 

 

 

 

x→∞

 

 

lim

3x + 2 5 x−1

= e

−

25

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 00 преобразуем выраже-

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

 

 

 

 

2 − x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

ln

 

 

ln 1

+

−

 

 

lim ln(2 − x) − ln 2

 

 

2

2

= lim

 

 

= lim

 

 

 

 

 

, после чего, обозначая

 

x

 

 

 

 

x

 

 

x→0

x

x→0

 

x→0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

226

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

−

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

ln(1

+ t)

 

1

 

−

= t , получим равенства lim

 

 

 

 

 

 

 

=

lim

=

. Таким образом,

2

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

t

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

2

 

 

 

 

 

 

2 t→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim ln(2 − x) − ln 2 =

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) lim

eαx −1

 

0

=αlim

eαx −1

=

 

αx = y

 

=α lim

ey −1

=α . Здесь мы также

 

 

 

 

 

 

 

x

=

 

 

 

αx

 

 

y → 0

 

y

 

 

 

x→0

 

 

0

x→0

 

 

 

 

 

 

 

y→0

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачи для самостоятельного решения

5.79. lim

 

sin x

.

 

 

5.80. lim

sin2 2x

.

 

 

tg9x

 

 

arcsin2

3x

 

x→0

 

 

 

 

x→0

 

 

5.81. lim

1

−cos 2x .

5.82. lim

1 −cos6x .

x→0

 

 

3x2

 

x→0

3xtg3x

 

 

5.83. lim

1

−cos5x .

5.84. lim

1 + xsin x −cos x .

x→0

1 −cos3x

 

x→0

sin2 x

5.85. lim

 

 

x

 

 

.

5.86. lim

1 + xsin x −1

.

 

3 1 + x −1

 

x→0

 

 

x→0

x2

 

 

5.87. lim tgx −sin x .

5.88. lim lg(1 +3x) .

x→0

 

 

x3

 

x→0

x

 

 

 

5.89. lim

1

−6x

.

 

 

5.90. lim

8x −7x

.

 

 

1 −ex

 

 

6x −5x

 

 

x→0

 

 

 

x→0

 

 

 

227

5.91. lim

 

sin 2x

 

.

 

 

 

ln(1 + x)

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

5.93. limt( t

a −1) , a > 0 .

t→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.95. lim

x +8

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

x − 2

 

 

 

 

 

5.97. lim

 

 

2

+3

5 x2

 

 

2x2

.

 

x→∞

 

2x

−3

 

 

 

 

5.99. lim

 

 

 

 

 

1−x

 

 

 

(1 − 4x)

x .

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x−2

 

 

 

 

 

 

5.101. lim

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

3 +5x x

.

 

 

5.103. lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

3 + 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

2

−

6x + 7

 

−x+1

5.105. lim

3x

.

2

+ 20x −1

x→∞

3x

 

 

5.107. lim(3x −1)[ln(x −3) −ln x] .

x→∞

 

 

 

 

 

5.109. lim

ax − a

.

 

 

x −1

 

 

x→1

 

 

 

5.111. lim loga x −1 .

 

x→a

x − a

 

5.113. lim

xx −1

.

 

 

xln x

 

 

 

x→1

 

 

 

5.115. lim cosαx −cos βx

, α ≠ β .

x→0

 

 

x2

 

5.117. lim

2 − 2cos x

.

 

 

 

x→π

π − 4x

 

4

 

 

 

 

 

5.92. lim sin 3x −sin x .

 

x→0

 

 

ln(x +1)

 

5.94. lim

6x

−3x

.

 

 

x2 + x

 

 

x→0

 

 

 

 

5.96. lim

 

3x −1 2 x

 

 

 

 

 

 

 

.

 

x→∞

 

3x +1

 

 

5x3 +

2 2 x3 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

3

 

 

5.98. lim

5x

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

5.100. lim

x + a

x+c

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

x→∞

x +b

 

 

5.102. lim 2 x 1 +3x .

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.104. lim

 

5 − x

x+2

 

 

 

 

 

 

.

 

x→∞

6 − x

 

 

5.106. lim

 

1

ln

 

2 + x

 

 

 

 

2 − x

 

x→0

2x

 

 

 

5.108. lim x(ln(a + x) −ln x) .

x→∞

5.110. lim ln x −1 .

x→e x −e

1

5.112. lim(1 −sin x)sin x .

x→0

5.114. lim(2 −cos x)cosec2 x .

x→0

5.116. lim tg πx sin

x −α

.

 

 

x→α

2α

2

 

 

 

 

1 + tg x

1

 

 

5.118.

sin x

.

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

1 +sin x

 

 

 

228