摘 要: 文章依據(jù)教學(xué)過程中遇到的兩類求極限的例題,提出了無窮小量差運算的等價代換和冪指函數(shù)的無窮小量代換問題,并對這兩類極限問題在理論上給出了解決的方法.
關(guān)鍵詞: 等價無窮小量代換 冪指函數(shù) 極限
在講授利用等價無窮小量求函數(shù)極限的過程中,學(xué)生在解決下面兩類例題中遇到了一定的問題.
類一:(1) (2)
(1)的正確解法:=
錯誤解法:==0
(2)的正確解法:=-
=-=1-=
錯誤解法(暫時認為是錯誤的):
===
針對這兩個例題的不同做法,有以下問題需要解決。
第一:第(2)個題目的“錯誤做法”是否真是錯誤的?因為兩種做法的答案是相同的,我們有理由認為第二種做法可能是正確的。
第二:如果(2)的第二種做法正確,那么(1)的第二種做法為什么不可以呢?
第三:和差運算滿足什么條件時,就可以進行等價無窮小量的代換?
類二:(3)(1+3x+x) (4)(1-sinx)
(3)的正確解法:
?。?+3x+x)=(1+3x+x)
=(1+3x+x)=e=e
錯誤解法(暫時認為是錯誤的):
?。?+3x+x)=(1+3x+x)
?。?)的正確解法:
(1-sinx)=(1-sinx)
錯誤解法(暫時認為是錯誤的):
?。?-sinx)=(1-x)=(1-x)=e
對這兩個例題,有以下問題需要解決.
第一:冪指函數(shù)的底函數(shù)或指函數(shù)為無窮小量時,是否可以做無窮小量的代換?
第二:(1+α(x))(1+α′(x)),α(x)~α′(x)(x→ )
定理1:設(shè)α~α′,β~β′,當(dāng)lim=B≠-時,mα+nβ~ma′+nβ′,其中,m,n均為非零實數(shù).(上述等價無窮小和極限均是在同一極限趨向下的表達式.)
證明:lim=lim
由定理1可以看到:在(1)中,因為=1=-,所以此時不能分別采用等價無窮小的代換.而在(2)中,因為=≠-=1,所以當(dāng)x→0時,tan5x-sin2x—5x-2x,可以代換.即(2)的第二種做法是正確的,只是在做題過程中學(xué)生需要驗證所做題目是否滿足定理1的條件.同時,定理1還告訴我們和差運算中可以實行等價無窮小量代換的條件.
定理2:設(shè)α~α′,β~β′,且limα′=A存在,則有l(wèi)ima=limα′.(上述等價無窮小量和極限均是在同一極限趨向下的表達式.)
證明:limα=limα′?=limα′?lim
=lim(α′)?lim()=A.
結(jié)論得證.
定理3:設(shè)α~α′且lim(1+α′)=A存在,則有l(wèi)im(1+α)=lim(1+a′).(上述等價無窮小量和極限均是在同一極限趨向下的表達式.)
證明:lim(1+α)=e=e
=e=e=A
定理2和定理3說明,在冪指函數(shù)求極限的過程中,底函數(shù)和指函數(shù)中的無窮小量均可以通過無窮小量的代換簡化計算.因此,例(3)和(4)的第二種做法也是正確的.
應(yīng)用舉例:
==
=
實際上,因為=-1,如果不考慮定理1的條件是否滿足就去代換,將會產(chǎn)生錯誤的計算結(jié)果:
===1.
?。╟osx)=[1+(cosx-1)]=(1-)=e.
參考文獻:
?。?]龔德恩.微積分[M].四川人民出版社,2006.7.