Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПланыПЗ_Математ_036401.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
26.02.2016
Размер:
942 Кб
Скачать
☆

4.2. Теория пределов

4.2.1. Типовые примеры

Пример 4.2.1. Для последовательности 1, 14 , 19 , ... , n12 , ... требуется:

1)

найти u2 , u5 , u10 ;

 

 

 

 

 

 

2)

 

найти такой

 

номер

N , что при n > N

выполняется

 

un

 

< 0,01,

 

 

un

 

< 0,0001,

 

un

 

<10−6 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) построить график последовательности;

4) записать lim un .

n→∞

Решение.

1)

u

2

=

1

= 1 , u =

1

 

=

1

, u =

1

=

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

4

 

 

5

52

 

 

25

10

102

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

u

n

 

 

< 0,01

 

<10−2

n >10 N =10,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un

 

 

<

0,0001

1

 

<10−4

n >102 N2 =100,

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un <10−6 n12 <10−6 n >103 N3 =1000 . 3)

un

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

n

 

 

 

 

РИС. 4.2.1

4) lim u

n

= lim

1

= 0 последовательность б.м.

 

n→∞

n→∞ n2

 

Пример 4.2.2. Последовательность задана рекуррентным соотношением an+1 = 3an − 4 , a1 = 3. Найти четвертый член этой последовательности a4 .

Решение. Для нахождения a4 необходимо последовательно вычислить

все предыдущие члены последовательности. 39

a2 = 3a1 − 4 = 3 3 − 4 = 5, a3 = 3a2 − 4 = 3 5 − 4 =11, a4 = 3a3 − 4 = 3 11 − 4 = 29.

Пример 4.2.3. Вычислить пределы:

 

 

 

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) lim

2x

 

+

 

 

 

 

 

+

1

; б)

lim

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x +1

 

 

+

1

 

 

 

 

 

 

 

x→1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

а) lim

2x

 

+

 

 

 

 

 

+

1

= 2

1 +

 

 

 

 

 

+1

= 3

 

;

 

 

 

 

x +1

1

+1

2

 

 

 

x→1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) lim

 

7

 

 

=

 

7

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4.2.4. Вычислить пределы:

 

 

 

 

 

 

а) lim

 

x2

− 2x − 3

;

б) lim

 

x + 7 − 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 −

9

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

x→3

 

 

 

 

 

 

 

x→2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) убедимся,

 

что имеем неопределенность

 

0

и разложим квадратные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

трехчлены в числителе и знаменателе на множители

lim x2 − 2x − 3 = 0 = lim (x − 3)(x +1) = lim x +1 = 4 = 2 ; x→3 x2 − 9 0 x→3 (x − 3)(x + 3) x→3 x + 3 6 3

б) в данном случае также имеем неопределенность 00 .

Чтобы раскрыть ее, умножим числитель и знаменатель дроби на выраже-

ние ( x + 7 + 3) сопряженное числителю

 

 

 

lim

x + 7 − 3

 

0

= lim

(

x + 7 − 3)(

x + 7 + 3)

 

 

 

=

 

 

(x − 2)( x + 7 + 3)

=

x − 2

 

x→2

 

0

x→2

 

 

 

 

= lim

 

 

(x + 7)− 9

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 (x − 2)( x + 7 + 3)

 

x→2

Пример 4.2.5. Вычислить пределы:

а)

lim

2x3 +1

; б) lim

1

− x2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ 4x3 + x2 − 3

x→∞ x3

+ 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

40

1

=

1

x + 7 + 3

6

 

Решение.

 

 

 

 

2x3

+

1

 

 

∞

 

 

 

 

 

 

 

2x3

 

 

+

1

 

 

 

 

2 +

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

=

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x3

 

 

 

x2

 

 

3

 

1

 

 

3

 

 

x→∞ 4x3 + x2

− 3

∞

x→∞

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

−

 

 

 

4 +

 

 

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x3

 

 

 

 

2 + 0

 

 

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

x3

x3

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

+ 0 − 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 − x2

 

 

 

∞

 

 

1

−

 

x2

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) lim

 

 

 

 

 

 

x

3

 

x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x3 + 2x

 

∞

x→∞ x3

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 4.2.6. Используя первый замечательный предел найти пределы:

а) lim tg7x

, б) lim sin3x

, в) lim

1 − cos x .

x→0

x

x→0 sin8x

x→0

x2

Решение.

Преобразовывая выражение, стоящее под знаком предела к одному из видов замечательного предела, получим:

а)

lim

tg7x

 

0

 

= lim

tg7x 7

= 7

lim

tg7x

= 7;

 

x

=

 

 

7x

7x

 

x→0

 

 

0

 

 

x→0

 

 

x→0

 

б)

lim

sin3x

 

0

 

= lim

sin 3x 8x 3x

=

 

 

 

 

=

0

 

3x sin8x 8x

 

 

 

x→0 sin8x

 

 

x→0

 

 

 

= lim sin3x lim

 

 

8x

 

lim

 

3x =1 1

3

= 3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

3x

 

x→0 sin8x

 

x→0

8x

2 x

8

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

1 − cos x

 

 

 

0

 

 

 

 

2 sin

 

 

 

sin

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

lim

 

 

 

 

 

 

=

 

 

= lim

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

x2

 

 

0

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

x

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

1 lim

sin

 

 

 

 

 

sin

 

= 1

 

 

1 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

lim

2

 

1 1 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x→0

 

 

x→0

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

Пример 4.2.7. Используя второй замечательный предел найти пределы:

41

 

 

 

5 3x

 

2

 

а)

+

, б) lim (1 − 3x)x .

lim 1

 

 

x→∞

 

x

x→0

Решение.

Преобразовывая выражение, стоящее под знаком предела к одному из видов замечательного предела, получим:

 

 

5 3x

 

 

 

 

 

x 5

3x

 

 

 

 

x 15

 

 

lim 1 +

= (1∞ )= lim 1 +

5

 

 

 

 

 

 

= lim 1 +

5

 

 

 

 

a)

5

 

x

5

= e15 ;

 

x→∞

x

x→∞

x

 

 

 

 

x→∞

x

 

 

 

 

 

 

1 (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

−

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

−6

 

 

 

 

3x)

 

= lim (1 − 3x)−

1

 

 

 

 

б)

lim (1 − 3x)

 

 

= lim (1 − 3x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e−6 .

x

 

−3x

1

 

x

 

 

 

 

 

 

3x

 

 

x→0

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

4.2.2. Контрольные вопросы

1)Что называется последовательностью?

2)Дать определение бесконечно малой и бесконечно большой последовательностей.

3)Какая последовательность называется сходящейся, что называется пределом последовательности?

4)Дать определение предела функции на бесконечности.

5)Дать определение окрестности точки.

6)Дать определение предела функции в точке.

7)Сформулировать свойства бесконечно малых и бесконечно больших функций.

8)Запишите первый замечательный предел и его разновидности. Какую неопределенность раскрывает этот предел?

9)Запишите второй замечательный предел и его вторую форму. Какую неопределенность раскрывает этот предел?

10)Как определяется число e? Чему оно равно? Как называется и обозначается логарифм по основанию e?

4.2.3.Практические задания

4.2.1. Найти первые пять членов последовательности:

а) un =

n −1

 

; б) un = (−1)n +1;

в) un =

2n .

n2 +1

 

 

 

n

4.2.2. Найти общий член un последовательности:

а) 12 , 23 , 34 , 54 , ....

42

б)

1 ,

 

 

 

 

2 ,

 

 

3

,

 

4

 

, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 1,

 

 

 

 

2,

3,

 

4, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.3. Дана последовательность:

1 ,

1

,

1

,

 

1

, ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заполнить таблицу, используя определение предела последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

0,1

 

0,01

0,001

...

 

 

 

 

10−5

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти предел

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

последовательности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.4. Дана

 

 

 

последовательность

un =

 

n

,

 

n =1, 2, 3, ...

 

Найти такой

номер

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N = N (ε),

 

 

 

что при

 

 

n > N

выполняется

 

 

 

неравенство

 

un −1

 

< ε,

для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε = 0,1;

0,01;

10−4. Найти предел последовательности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти пределы последовательностей при n → ∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.5.

 

n + 3 −

n − 3 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.6.

 

 

 

 

 

 

 

(3n + 2)100

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3n −1)98 (n + 2)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.7.

 

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.8.

 

(−1)n n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.9.

 

n2 + 3n − n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.10.

 

 

 

 

 

(2n + 2)50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n −1)48 (n + 2)2

 

 

Найти пределы функций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

− 3x

+1

 

 

 

4.2.11. lim

x

 

+ 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.12. lim

 

x

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

4.2.13. lim

 

x2 + 2x + 3

+

1 − x

 

 

4.2.14.

lim

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

log2 (x + 8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→11 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.15. lim

 

x2 − 2x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.16. lim

 

x2 + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→1 x2 + 3x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.17. lim

x

2

− 5x + 4

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.18. lim

 

 

 

x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − x − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2.19. lim

 

 

x2 −1

 

 

 

 

x→−1 x2 + 3x + 2

4.2.21. lim

 

x2

− 3x + 2

 

 

 

 

− 4x + 3

x→1 x2

4.2.23. lim x3 −8

x→2 x2 − 2x

4.2.25. lim

 

 

 

x + 3 − 3

 

 

 

 

 

 

 

x − 6

 

 

 

 

 

x→6

 

 

 

 

 

4.2.27. lim

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 + x − 2

x→0

4.2.29. lim

x3 + x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x4 − 3x2 +1

4.2.31. lim

3x4 + 2x2

 

 

 

 

6x4 −1

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

4.2.33. lim

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x +1

 

 

 

 

 

 

 

4.2.35. lim

 

3 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x +1

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

 

 

4.2.37. lim

 

x2 + 3x + 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x4 − 3x2 + 4

4.2.39. lim

x3

 

 

 

 

 

 

 

3x − x3

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

 

 

4.2.41. lim sin5x

 

 

 

 

 

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

 

 

4.2.43. lim sin3x

 

 

 

 

 

 

 

x→0 sin 7x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

π

 

 

 

 

 

sin x

6

 

4.2.45. lim

 

 

 

 

 

 

 

x − π

 

 

 

 

 

x→6

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

4.2.20. lim

 

 

x2 − 2x

 

 

 

 

 

 

 

x→2 x2 − 4x + 4

4.2.22. lim

x −8x +12

 

 

 

x2 + x − 6

 

x→2

4.2.24.

lim

 

x + 3

 

 

 

 

 

 

x→−3 2x2 + x −15

4.2.26.

lim

 

x + 3

 

 

 

 

 

 

x→−3 x + 4 −1

4.2.28. lim

 

x2 − 6x − 7

 

 

 

x + 2 − 3

 

x→7

 

4.2.30. lim

 

x4 − 5x

 

 

 

 

 

 

x→∞ x2 − 3x +1

4.2.32. lim

2x2 +1

 

x2 −1

 

x→∞

 

4.2.34. lim

2x − 3

 

x→∞ x2 −1

4.2.36. lim

1

 

 

 

1 − x2

 

x→∞

4.2.38. lim

2x5 + x

7x2 + 2

 

x→∞

4.2.40. lim

3x2 − 2

 

x2 +1

 

x→∞

 

4.2.42. lim tg 4x

 

x→0

 

x

4.2.44. lim sin ax

 

x→0 sin bx

4.2.46. lim sin 3x

 

x→0

tg 2x

44