(C)的反例:xn=1n2为有界数列,yn=n满足limn→∞xnyn=limn→∞1n=0,但yn不是无穷小;排除掉(A)、(B)、(C),故选(D).
【题型四】求函数的极限
方法1.利用有理运算法则求极限.
方法2.利用基本极限求极限.
方法3.利用等价无穷小代换求极限.
方法4.洛必达法则(第三讲第二节讨论).
【例10】求下列函数极限
(1) limx→02xarctan(1+x2)2sinx+xcosx(2) limx→-∞4x2+x-1+x+1x2+sinx
(3) limx→0sinx+x2sin1xx+x2(4) limx→01+sin2x-cosxtan2x
(5) limx→02+e1x1+e4x+sinx|x|(6) limx→0tanx+(1-cosx)ln(1-2x)+(1-ex2)
【解析】(1) 原极限=2arctan1·limx→0x2sinx+x·cosx=π2limx→012·sinxx+cosx=π6.
【评注】很多同学误以为arctan(1+x2)~1+x2,殊不知这个连无穷小都不是,何谈等价无穷小代换!
(2) 原极限=limx→-∞4x2+x-1x+1+1xx2+sinxx=limx→-∞-4x2+x-1x2+1+1x-1+1x2sinx=1
【评注】本题最常见的错误解法如下:
limx→-∞4x2+x-1+x+1x2+sinx=limx→-∞4x2+x-1x+1+1xx2+sinxx
=limx→-∞4x2+x-1x2+1+1x1+1x2sinx=3.
错误的原因在于自变量x→-∞,若x→+∞,则此题答案为3.读者注意“正负有别”.此题也是常考极限limx→+∞1+x2x=1
limx→-∞1+x2x=-1的应用.
若读者不能够理解上述方法,请看下面解法:
limx→-∞4x2+x-1+x+1x2+sinxx=-t(倒代换)limt→+∞4t2-t-1-t+1t2-sint=1.
(3) limx→0sinx+x2sin1xx+x2=limx→0sinxx+xsin1x1+x=1.
【评注】本题是00的极限,分子分母同除以无穷小的最低阶是常用手段之一.
(4) 含根号,往往先做有理化.
原式=limx→01+sin2x-cosxx2·11+sin2x+cosx=12limx→01+sin2x-cosxx2
=12limx→01-cosxx2+sin2xx2=12+12limx→01-cosxx2=34.
(5) 因x→0时,极限式中含有|x|,e1x,故应分左右极限讨论.
limx→0+2+e1x1+e4x+sinx|x|=limx→0+2+e1x1+e4x+sinxx=1+limx→0+2+e1x1+e4x=1+limx→0+(2+e1x)/e4x(1+e4x)/e4x=1
limx→0-2+e1x1+e4x+sinx|x|=limx→0-2+e1x1+e4x-sinxx=1
所以,limx→02+e1x1+e4x+sinx|x|=1.
【评注】本题查考了(1) 常考极限limx→0+e1x=+∞
limx→0-e1x=0;
(2) ∞∞型极限处理方法有两种:
1) 洛必达法则;
2) 上下分别除以大的无穷大.
本题中limx→0+2+e1x1+e4x=limx→0+(2+e1x)/e4x(1+e4x)/e4x的处理正是利用了上下分别除以大的无穷大,大的无穷大为e4x,而不是e1x.读者好好体会!
(6) 方法1.运用“无穷小,低价加高阶等价于低阶”分子分母同时略去高阶.
原式=limx→0tanxln(1-2x)=limx→0x2x=-12.
方法2.分子分母同除以无穷小的低阶
原式=limx→0tanxx+1-cosxxln(1-2x)x+(1-ex2)x=limx→0tanxx+limx→01-cosxxlimx→0ln(1-2x)x+limx→0(1-ex2)x=-12.
【题型五】求数列的极限
【思路启迪】
1. 通项是递归数列的极限
方法:单调有界准则
2. 通项是
n项和的数列极限
方法:1) 夹逼准则
2) 定积分那章再详细阐述.
3. 类未定式
方法:利用求函数极限的方法来求数列极限
【例11】limn→∞1n2+n+1+2n2+n+2+…+nn2+n+n=.
【解析】本题为n项和的数列极限,应用夹逼准则求数列的极限.令
an=1n2+n+1+2n2+n+2+…+nn2+n+n
则an1n2+n+n+2n2+n+n+…+nn2+n+n
=1+2+…+nn2+2n=12n(n+1)n2+2n=12·n+1n+2.
又an0)得:
xn≥0,xn+1=12xn+axn≥12·2xn·axn=a,
所以{xn}有下界,下界为a;
(2) 再证单调性:
xn+1-xn=12axn-xn=12·a-x2nxn≤0,故xn+1≤xn,所以{xn}单调减少.
由(1)(2)及单调有界数列必有极限得limn→∞xn存在.
(3) 求极限:设limn→∞xn=A,对递推公式两边同时取极限得:limn→∞xn+1=limn→∞12xn+axn ?? A=12A+aA ?? A=a,
所以limn→∞xn=a.
【例14】设x1=10,xn+1=6+xn(n=1,2,…),试证数列{xn}极限存在,并求此极限.
【解析】用单调有界准则.由题设显然有xn0,数列{xn}有下界.
证明xn单调减:用归纳法.x2=6+x1=6+10=4