函数极限连续重要概念公式定理
丽水学院-哪些国家过万圣节
一、函数、极限、连续重要概念公式定理
(一)数列极限的定义与收敛数列的性质 <
br>数列极限的定义:给定数列
x
n
,如果存在常数
A
,对任给
0
,存在正整数
N
,使当
nN<
br>时,恒有
x
n
A
,则称
A
是数列
x
n
的当
n
趋于无穷时的极限,或称数列
x
n
收敛于
A
,记为
limx
nA
.若
n
x
n
的极限不存在,则称
数列
x
n
发散.
收敛数列的性质:
(1)
唯一性:若数列
x
n
收敛,即
limx
nA
,则极限是唯一的.
n
(2)有界性:若
limx
n
A
,则数列
x
n
有界,即存在
M
0
,使得对
n
均有
x
n
M
.
n
(3)局部保号性:设
limx
n
A
,且
A0
或
A0
,则存在正整数
N
,当
nN
时,有
x
n
0
或
x
n
0
.
n
(4)若数列收敛于
A
,则它的任何子列也收敛于极限
A
.
(二)函数极限的定义
名称
当
xx
0
时,
f
x
以
表达式
xx
0
任给 存在 当…时
0xx
0
xX
恒有
f
x
A
f
x
A
A
为极限
当
x
时,
f
x
以
li
mf
x
A
0
0
X0
A
为极限
当
xx
0
0
时,
f
x
以
A
为右极限
limf
x
A
x
0
xx
0
limf
x
A
deff
x
0
0
limf
<
br>x
A
0
0
x
0
xx
0
f
x
A
当
xx
0
0
时,
f
x
以
A
为左极限
xx
0
deff
x
0
0
f
x
0
0
x
0
xx
0
f
x
A
当
x
时,
x
limf
x
A
以
A
为极限
deff
0
X0
xX
f
x
A
当
x
时,
f
x
以
x
limf
x
A
A
为极限
deff
0
X0
xX
f
x
A
(三)函数极限存在判别法
(了解记忆)
1.海涅定理:
limf
x
A
对任意一串
x
n
x
0
x
n
x
0
,n1,2,
xx
0<
br>
,都有
n
.
limf
x
n
A
f
x
lim
f<
br>
x
A
; 2.充要条件:(1)
limf(x)A
lim
xx
0
xx
0
xx
0
(2)
limf(x)Alimf(x)limf(x)A
.
xx
x
3.柯西准则:
limf
x
A
对任意给定的
0
,存在
0
,当 <
br>xx
0
0x
1
x
0
,<
br>0x
2
x
0
时,有
f
<
br>x
1
f
x
2
.
(x)f(x)
(x)
,且
lim
<
br>(x)lim
(x)A,
则4.夹逼准则:若存在
0
,当
0xx
0
时,有
xx
0
xx
0
xx
0
limf(x)A
. 5.单调有界准则:若对于任意两个充分大的
x
1
,x
2
,x<
br>1
x
2
,有
f
x
1
f
x
2
(或
f
x
1
f
x
2
),且存在
常数
M<
br>,使
f
x
M
(或
f
x
M
),则
limf
x
存在.
x
(四)无穷小量的比较
(重点记忆)
1.无穷小量阶的定义
,设
lim
(x)0,lim
(x)0
.
(1)若
lim
(x)
0
,则称
(x)<
br>是比
(x)
高阶的无穷小量.
(x)
(2)<
br>若lim
(3)
若lim
(4)
若lim
(5)
若l
im
(x)
,则
(x)是比(
x)低阶
的无穷小量
.
(x)
(x)
c(c0),则称<
br>
(x)与
(x)
是同阶无穷小量.
(x)<
br>
(x)
1,则称
(x)与
(x)是等价的无
穷小量
,记为
(x)
(x)
.
(x)
(x)
c(c0),k0,则称
(x)是
(x)的k阶无穷小量
k
(x)
2.常用的等价无穷小量
(命题重点,历年必考)
当
x0
时,
sinx
arcsinx
tanx
1coxs
~x,<
br>
arctanx
(1x
)
ln(1x)
e
x
1
1
2
~x
2
1
~x
是实常数
(五)重要定理
(必记内容,理解掌握)
定理1
limf(x
)Af
(x
0
)f
(x
0
)
A
.
xx
0
定理2
limf(x)Af(x)Aa(x),其中lima(x)0
.
xx
0
xx
0
定理3 (保号定理):
设limf(
x)A,又A0(或A0),则一个
0
,当
xx
0
x(x
0
,x
0
),
且xx
0
时,f(x)0(或f(x)0)
.
定理4
单调有界准则:单调增加有上界数列必有极限;单调减少有下界数列必有极限.
(x)f(x)
(x)
,且 定理5 (夹逼定理):设在
x
0
的领域内,恒有
xx
0
lim
(x)lim
(x)A,
则
limf(x)A
.
xx
0
xx
0
定理6 无穷小量的性质:
(1)有限个无穷小量的代数和为无穷小量;
(2)有限个无穷小量的乘积为无穷小量;
(3)无穷小量乘以有界变量为无穷小量.
定理7
在同一变化趋势下,无穷大量的倒数为无穷小量;非零的无穷小量的倒数为无穷大量.
定理8 极限
的运算法则:设
limf
x
A,limg
x
B
,则
(1)
lim(f(x)g(x))AB
(2)
limf(x)g(x)AB
(3)
lim
f(x)A
(B0)
g(x)B
定理9 数列的极限存在,则其子序列的极限一定存在且就等于该数列的极限.
定理10 初等函数在其定义域的区间内连续.
定理11 设
f
x
连续,则
f
x
也连续.
(六)重要公式
(重点记忆内容,应考必备)
(1)
lim
sinx
1
x0
x
1
x
x0n
(2)
lim(1x)e,lim(1)
n<
br>e
.(通过变量替换,这两个公式可写成更加一般的形式:设
1
n
,
且
f
x
0
则有
lim
limf
x
0
sinf
x
f
x
1
,
lim
1f
x
1
f
x
e
)
a
0
x
n
a
1
x
n
1
(3)
lim
x
bx
m
bx
m1
01
0,nm
a
n1
xa
n
a
0
,nm
.
b
m1
xb
m
b
0
,nm
(4)函数
f
x
在<
br>xx
0
处连续
f
x
0
<
br>f
x
0
f
x
0
.
(5)当
x
时,以下各函数趋于
的速度
lnx
,x
a
a0
,a
x
(a1),x
x
速度由慢到快
lnn,n
a<
br>
a0
,a
n
(a1),n!,n
n
速度由慢到快
(6)几个常用极限
n
lim
n
a
<
br>a0
1,
lim
n
n1,
limarctanx
n
x
2
x
limarctanx
2
limarccotx0,
limarccotx
xx
x
x
x
1
.
lime
x
0,
lime
x
,
lim
x
x0
(七)连续函数的概念
1.
f
x
在
xx
0
处连
续,需满足三个条件:
①
f
x
在点<
br>x
0
的某个领域内有定义
②
f
x
当
xx
0
时的极限存在
f
x
0
x
f
x
0
③
li
mf
x
f
x
0
li
mylim
0
.
x0xx
0
xx
0
2.
f
x
在
x
0
左连续:
f
x
在
x
0
,x
0
<
br>内有定义,且
lim
f
x
f
x
0
.
xx
0
3.
f
x
在
x
0
右连续:
f
x
在
x
0
,x
0
内有定义,且
lim
f
x
f<
br>
x
0
.
xx
0
4.
f<
br>
x
在
a,b
内连续:如果
f
x
在
a,b
内点点连续.
5.
f
x
在
a,b
<
br>内连续:如果
f
x
在
a,b
内连续,且左端点
xa
处右连续,右端点
xb
处左连
续.
(八)连续函数在闭区间上的性质
(重点记忆内容)
1.有界性定理:
设函数
f
x
在
a,b
上
连续,则
f
x
在
a,b
上有界,即
常数
M0
,对任意的
x
a,b
,恒有
f
x
M
.
2.
最大最小值定理:设函数
f
x
在
a,b
上连续,则在
a,b
上
f
x
至少取得最大值与最小值各一次,
即
,
<
br>使得:
.
f
max
f
x
,
a,b
;
f
min,b
,
a
f
x
axb
axb
3.介值定理:若函数
f
x
在
a,b
上连续,
是介于
f<
br>
a
与
f
b
(或最大值M
与最小值
m
)之间的
任一实数,则在
a,b
上至少
一个
,使得
f
.
a
b
.
4.零点定理:设函数
f
x
在
a,
b
上连续,且
f
a
f
b
0
,则在
a,b
内至少
一个
,使得
f
0
a
b
.
(九)连续函数有关定理
1.连续函数的四则运算:连续函数的和、差、积、商(分母在连续点处的数值不为零)仍为连续函数.
2.反函数的连续性:单值、单调增加(减少)的连续函数,其反函数在对应区间上也单值、单调增加(
减
少)且连续.
3.复合函数的连续性:
u
x
在点
x
0
连续,
x
0
u
0
,而函数
yf
u
在点u
0
连续,则复合函数
yf
x
在点
x
0
连续.
4.初等函数的连续性:一切初等函数在其定义区间内是连续函数.
(十)间断点的定义及分类
1.定义:若在
xx
0
处,
limf
x
不存在,或
f
<
br>x
0
无定义,或
limf
x
f
x
0
,则称
f
x
<
br>在
xx
0
处间
xx
0
xx
0
断,
xx
0
称为
f
x
的间断点.
2.间断点的分类
间断点的类型
可去
第一
类间
断点
型间
断点
跳跃
型间
断点
无穷
第二
类间
断点
型间
断点
振荡
型间
断点
条件 例子
f
x
0<
br>0
f
x
0
0
f
x
0
x0
是
f
x
去型间断点
sinx
的可
x
f
x
0
0
f
x
0
0
x0
是
f
x
arctan
跳跃型间断点
1
的x
f
x
0
0
,f
x
0
0
之一是无穷大
f
x
0
0
,f
x
0
0
之一不存在且
不是无穷大
x0
是
f
x
型间断点
1
的无穷
x
1
x0
是
f
x
sin
的振
x
荡型间断点