函数、极限、连续 易混淆概念总结_函数极限与连续总结

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《高等数学》易混淆概念

一、函数、极限、连续

1.1 无界变量一定是无穷大量吗？

答：不一定是．

xXD 无界变量：设函数f(x)的定义域为D，如果存在正数M，使得f(x)M，则称函数f(x)在X上有界，如果这样的M不存在，就成函数f(x)在X上无界；也就是说如果对于任何正数M，总存在x1X，使f(x1)M，那么函数f(x)在X上无界．

无穷大量：设函数f(x)在x0的某一去心邻域内有定义（或x大于某一正数时有定义）．如果对于任意给定的正数M（不论它多么大），总存在正数（或正数X），只要x适合不等式0xx0（或xX），对应的函数值f(x)总满足不等式f(x)M，则称函数f(x)为当xx0（或x）时的无穷大．

注意相互关系: 无穷大变量一定是无界变量, 无界变量不一定是无穷大变量.根据以上叙述, 很容易举出无界变量不一定是无穷大变量的反例:

例1.1．fxx,gxx,xn，limfxlimx，即当 x时, x0,xnx

fx是无穷大量；对于gx, 当x时, gx的值总可以大于任何的正数M, 但是也总有可能等于0 gn0.所以当 x时, gx是无界变量但不是无穷大量.例1.2． 当 gx时, fxxsinx是无界变量, 不是无穷大量.1.2 当a0时，limf(x)a，可以推出limf(x)a成立；反之，若limf(x)a，x0x0x0

可以推出成立limf(x)a吗？当a0的时候呢？

x0

答：当a0时，反过来是不一定成立的．例如：若an则此时an的绝对值极限为1，而本身极限不存在．

1n为偶数,1n为奇数

当a0时，limf(x)alimf(x)a，并且对于任意的极限过程都是成立的．

x0

x0

1.3 设xnznyn，且lim(ynxn)0,则limzn一定存在吗？

n

n

答：不一定存在．

分析：若limxnlimyna0，由夹逼定理可得limzna0．取，n

n

n

xn(1)n,yn(1)n,zn(1)n，则xnznyn，且lim(ynxn)0，nnn

但limzn不存在．遇到此类问题一定要会用反例．

n

1.4 和函数的极限一定等于函数的极限和吗？答：不一定．

例1.3： lim（12n

...)22nn2n1nn2nnn12n

lim2lim2...lim2 nnn1nnn2nnnn00...00，对吗？显然不对．原因在于：错用了极限的运算法则中“和的极限等于极限的和”，这一法则只适用于有限项的和，不适用无限项的和．

正确答案：因为，12n12n

...... 222222

nnnnnnnnnnn1nn2nnn

12n22...2所以，nn1nn1nn1



n(n1)12nn(n1)

... 22222

2(nnn)nn1nn2nnn2(nn1)n(n1)n(n1)1

lim，故由夹逼准则得，n2(n2nn)n2(n2n1)2

lim（n

而，lim

12n1

...)

n2n1n2n2n2nn2

例1.4：求极限lim

1nn

...2

解答：因为，lim1nn

...lim

n



kn

n

k1

limf()xk

nnnk1

其中，f(x)xk所以，原式



n，













x cosdx

2

如何求此类函数的极限值呢？通常有两种方法：

①用“夹逼准则”，适当的“放大”和“缩小”所求的式子，求出其极限．如例1.3； ②用“定积分定义”，把所求的式子看做是某个函数在某个区间上的积分，利用积分求出其极限值．如例1.4．

1.5 函数乘积的极限等于各个函数极限的乘积吗？

答：不一定．只有当各个函数的极限都存在时，该命题才成立．

x2sin

例1.5：lim

x0

sinx

limx

x0

limsin0，对吗？ x0xlimx0x

这样做的错误在于limsin

x0

不存在，从而不能利用“函数乘积的极限等于极限的乘积”x

这一结论．正确的做法：

因为limxsin

x0

1sinx=0，（无穷小量与有界函数的乘积仍为无穷小量）．而lim=1，所

x0xx

以，原函数极限为0.虽然结果一样，但是也要运用正确的求解方法求解．

1.6 含参数的数列极限中常见的问题.例1.6： lim

1e

n1，这样做对吗？ nxn1elim(1enx)

n

nx

lim(1enx)

这样做是不对的，错误在于，忽视了对参数取值范围的讨论.enx)1enxlim(1n

正确解答，当x0时, lim1.nxn1enxlim(1e)

n

当x0时, lim

1e

nnxnx1 nxn1elime(e1)

n

nx

limenx(enx1)

注：含参数数列或函数求极限时，注意对参数进行讨论．

1.7 如果函数极限不存在，那么极限一定是无穷大吗？答：不一定．

当xx0（或x）时的无穷大的函数f(x)，按函数极限定义来说，极限是不存在的，但是为了便于叙述函数的性态，我们也说“函数的极限是无穷大”．但极限不存在并不代表其极限是无穷大．

x1

例1.7：函数f(x)0

x1

x0x0x0，当x0时f(x)的极限不存在．

1.8如果limf(x)0，那么是否有lim

xx0

xx0

？ f(x)

答：不一定．

x

例1.8：f(x)

0

x为有理数lim，则x

x0

x为无理数

f(x)0，但由于1

f(x)

在x0的任一

邻域的无理点均没有定义，故无法讨论

在x0的极限． f(x)

结论：如果limf(x)0，且f(x)在x0的某一去心邻域内满足f(x)0，则

xx0

xx0

li11

．反之，f(x)为无穷大，则为无穷小． f(x)f(x)

1.9 求函数在某点处极限时要注意其左右极限是否相等，求无穷大处极限要注意自变量取正无穷大和负无穷大时极限是否相等，遇到间断点求极限要注意左右极限是否相等．

例1.9：求极限lime,lime

x

x0x

1x

解：limex,limex0，因而x时ex极限不存在．

x

x1x

lime0,lime，因而x0时e极限不存在．

x0

x0

1x1x

1.10 利用等价无穷小代换求极限时应注意的问题．

tanxsinx

x0x3

tanxsinxxx

lim0解：lim33x0x0xx

例1.10：求极限lim

利用等价无穷小代换．这样计算对吗？计算的错误在于在运算过程中利用了未加证明的命题．

若~',~',则~''.考察这个命题，

limlimlim，当1时,这个命题是真命题；当

11

时,命题是假命题． 1





对于例1.10，因为，sinx,tanx,''x，lim所以，证明的结论是错误的．正确解答:

sinxlim1 x0x0tanx

x2x

tanxsinxtanx(1cosx)1.limlimlimx0x0x0x3x3x32

sin(x2sin 例1.11：求lim

x0x

sin(x2sin)x2sin

limlimxsin10 错误解答: lim

x0x0x0xxx

错误的原因在于在运算中错误的运用了等价无穷小代换：

11

sinx2sinx2sin,x0

xx

而根据无穷小的比较的定义，当x取所以不能用等价无穷小的代换．

正确解答：当x0时，111(nZ)时，sin(x2sin)和x2sin均为0，nxx

11sin(x2sin)x2sin

11x0(x0)sin(x2sin)x2sinx2，xxxx

所以，由夹逼准则知原函数极限为0．

sinx

xx

解：本题切忌将sinx用x等价代换，导致结果为1．

sinxsin

应该为：lim0.xx

例1.12：求极限lim

注意：

（1）乘除运算中可以使用等价无穷小因子替换，加减运算中由于用等价无穷小替换是有条件的，故统一不用．这时，一般可以用泰勒公式来求极限．

（2）注意等价无穷小的条件，即在哪一点可以用等价无穷小因子替换．

1.11 函数连续性的判断

（1）设f(x)在xx0间断，g(x)在xx0连续，则f(x)g(x)在xx0间断．而

f(x)g(x),f2(x),f(x)在xx0可能连续．

0

例如，设f(x)

1

x0，g(x)sinx，则f(x)在x0间断，g(x)在x0连续，x0

f(x)g(x)f(x)sinx0在x0连续．

1

若设f(x)

1

x0，f(x)在x0间断，但f2(x)f(x)1在x0均连续． x0

（2）“f(x)在x0点连续”是“f(x)在x0点连续”的充分不必要条件．

xa”可得“如果limf(x)f(x0)，则分析：由“若limf(x)a，则limf（xx0

xx0xx0

xx0

limf(xfx(0)”，因此，f(x)在x0点连续，则f(x)在x0点连续．f(x)

在x0点连续并不能推出f(x)在x0点连续．

（3）(x)在xx0连续，f(u)在uu0(x0)连续，则f((x))在xx0连续．其余结论均不一定成立．

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