Nájdite jednosmerné limity funkcie online. Ako vyriešiť limity pre figuríny
Prvá pozoruhodná hranica sa nazýva nasledujúca rovnosť:
\začiatok(rovnica)\lim_(\alpha\to(0))\frac(\sin\alpha)(\alpha)=1 \end(rovnica)
Keďže pre $\alpha\to(0)$ máme $\sin\alpha\to(0)$, hovoríme, že prvý úžasná hranica prezrádza neistotu tvaru $\frac(0)(0)$. Všeobecne povedané, vo vzorci (1) sa namiesto premennej $\alpha$ pod znamienkom sínus a v menovateli môže nachádzať akýkoľvek výraz, pokiaľ sú splnené dve podmienky:
- Výrazy pod sínusovým znamienkom a v menovateli súčasne inklinujú k nule, t.j. existuje neurčitosť tvaru $\frac(0)(0)$.
- Výrazy pod sínusovým znakom a v menovateli sú rovnaké.
Často sa používajú aj dôsledky z prvého pozoruhodného limitu:
\begin(rovnica) \lim_(\alpha\to(0))\frac(\tg\alpha)(\alpha)=1 \end(rovnica) \begin(rovnica) \lim_(\alpha\to(0) )\frac(\arcsin\alpha)(\alpha)=1 \koniec(rovnica) \začiatok(rovnica) \lim_(\alpha\to(0))\frac(\arctg\alpha)(\alpha)=1 \end(rovnica)
Na tejto stránke je vyriešených jedenásť príkladov. Príklad č. 1 je venovaný dôkazu vzorcov (2)-(4). Príklady #2, #3, #4 a #5 obsahujú riešenia s podrobnými komentármi. Príklady 6-10 obsahujú riešenia s malým alebo žiadnym komentárom, ako boli podrobné vysvetlenia uvedené v predchádzajúcich príkladoch. Pri riešení sa používajú niektoré goniometrické vzorce, ktoré sa dajú nájsť.
Poznamenávam, že prítomnosť goniometrických funkcií spolu s neistotou $\frac (0) (0)$ neznamená, že sa musí použiť prvá pozoruhodná hranica. Niekedy stačia jednoduché goniometrické transformácie – napríklad viď.
Príklad #1
Dokážte, že $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\tg\alpha)(\alpha)=1$, $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\arcsin\alpha ) (\alpha)=1$, $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\arctg\alpha)(\alpha)=1$.
a) Keďže $\tg\alpha=\frac(\sin\alpha)(\cos\alpha)$, potom:
$$ \lim_(\alpha\to(0))\frac(\tg(\alpha))(\alpha)=\left|\frac(0)(0)\right| =\lim_(\alpha\to(0))\frac(\sin(\alpha))(\alpha\cos(\alpha)) $$
Keďže $\lim_(\alpha\to(0))\cos(0)=1$ a $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\sin\alpha)(\alpha)=1$ , že:
$$ \lim_(\alpha\to(0))\frac(\sin(\alpha))(\alpha\cos(\alpha)) =\frac(\displaystyle\lim_(\alpha\to(0)) \frac(\sin(\alpha))(\alpha))(\displaystyle\lim_(\alpha\to(0))\cos(\alpha)) =\frac(1)(1) =1. $$
b) Urobme náhradu $\alpha=\sin(y)$. Keďže $\sin(0)=0$, potom z podmienky $\alpha\to(0)$ máme $y\to(0)$. Okrem toho existuje okolie nuly, kde $\arcsin\alpha=\arcsin(\sin(y))=y$, takže:
$$ \lim_(\alpha\to(0))\frac(\arcsin\alpha)(\alpha)=\left|\frac(0)(0)\right| =\lim_(y\to(0))\frac(y)(\sin(y)) =\lim_(y\to(0))\frac(1)(\frac(\sin(y))( y)) =\frac(1)(\displaystyle\lim_(y\to(0))\frac(\sin(y))(y)) =\frac(1)(1) =1. $$
Rovnosť $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\arcsin\alpha)(\alpha)=1$ je dokázaná.
c) Urobme náhradu $\alpha=\tg(y)$. Keďže $\tg(0)=0$, podmienky $\alpha\to(0)$ a $y\to(0)$ sú ekvivalentné. Okrem toho existuje okolie nuly, kde $\arctg\alpha=\arctg\tg(y))=y$, preto, spoliehajúc sa na výsledky bodu a), budeme mať:
$$ \lim_(\alpha\to(0))\frac(\arctg\alpha)(\alpha)=\left|\frac(0)(0)\right| =\lim_(y\to(0))\frac(y)(\tg(y)) =\lim_(y\to(0))\frac(1)(\frac(\tg(y))( y)) =\frac(1)(\displaystyle\lim_(y\to(0))\frac(\tg(y))(y)) =\frac(1)(1) =1. $$
Rovnosť $\lim_(\alpha\to(0))\frac(\arctg\alpha)(\alpha)=1$ je dokázaná.
Rovnosti a), b), c) sa často používajú spolu s prvou pozoruhodnou hranicou.
Príklad č. 2
Limit výpočtu $\lim_(x\to(2))\frac(\sin\left(\frac(x^2-4)(x+7)\right))(\frac(x^2-4)( x+7))$.
Pretože $\lim_(x\to(2))\frac(x^2-4)(x+7)=\frac(2^2-4)(2+7)=0$ a $\lim_( x \to(2))\sin\left(\frac(x^2-4)(x+7)\right)=\sin(0)=0$, t.j. a čitateľ a menovateľ zlomku majú súčasne tendenciu k nule, potom tu máme do činenia s neurčitosťou tvaru $\frac(0)(0)$, t.j. hotový. Okrem toho je možné vidieť, že výrazy pod sínusovým znakom a v menovateli sú rovnaké (t. j. a je splnené):
Obe podmienky uvedené na začiatku stránky sú teda splnené. Z toho vyplýva, že vzorec je použiteľný, t.j. $\lim_(x\to(2)) \frac(\sin\left(\frac(x^2-4)(x+7)\right))(\frac(x^2-4)(x+ 7 )) = 1 $.
Odpoveď: $\lim_(x\to(2))\frac(\sin\left(\frac(x^2-4)(x+7)\right))(\frac(x^2-4)(x +7)) = 1 $.
Príklad č. 3
Nájdite $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(x)$.
Keďže $\lim_(x\to(0))\sin(9x)=0$ a $\lim_(x\to(0))x=0$, máme čo do činenia s neurčitosťou tvaru $\frac( 0)(0)$, t.j. hotový. Výrazy pod sínusovým znakom a v menovateli sa však nezhodujú. Tu je potrebné upraviť výraz v menovateli do požadovanej podoby. Potrebujeme, aby bol v menovateli výraz $9x$ - potom sa stane pravdou. V podstate nám v menovateli chýba faktor 9 $, ktorý nie je také ťažké zadať, stačí vynásobiť výraz v menovateli 9 $. Prirodzene, aby ste kompenzovali násobenie 9 $, budete musieť okamžite deliť 9 $ a deliť:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(x)=\vľavo|\frac(0)(0)\vpravo| =\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(9x\cdot\frac(1)(9)) =9\lim_(x\to(0))\frac(\sin (9x))(9x) $$
Teraz sú výrazy v menovateli a pod sínusom rovnaké. Obe podmienky pre limit $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(9x)$ sú splnené. Preto $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(9x)=1$. A to znamená, že:
$$ 9\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(9x)=9\cdot(1)=9. $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(9x))(x)=9$.
Príklad č. 4
Nájdite $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(5x))(\tg(8x))$.
Keďže $\lim_(x\to(0))\sin(5x)=0$ a $\lim_(x\to(0))\tg(8x)=0$, tu máme do činenia s neurčitosťou formulár $\frac(0)(0)$. Podoba prvej pozoruhodnej hranice je však prelomená. Čitateľ obsahujúci $\sin(5x)$ vyžaduje v menovateli $5x$. V tejto situácii je najjednoduchším spôsobom vydeliť čitateľa $5x$ a okamžite vynásobiť $5x$. Okrem toho vykonáme podobnú operáciu s menovateľom, vynásobením a delením $\tg(8x)$ $8x$:
$$\lim_(x\to(0))\frac(\sin(5x))(\tg(8x))=\vľavo|\frac(0)(0)\vpravo| =\lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin(5x))(5x)\cdot(5x))(\frac(\tg(8x))(8x)\cdot(8x) )$$
Znížením o $x$ a odstránením konštanty $\frac(5)(8)$ z limitného znamienka dostaneme:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin(5x))(5x)\cdot(5x))(\frac(\tg(8x))(8x)\cdot(8x )) =\frac(5)(8)\cdot\lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin(5x))(5x))(\frac(\tg(8x))( 8x)) $$
Všimnite si, že $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(5x))(5x)$ plne spĺňa požiadavky pre prvý pozoruhodný limit. Ak chcete nájsť $\lim_(x\to(0))\frac(\tg(8x))(8x)$, použite nasledujúci vzorec:
$$ \frac(5)(8)\cdot\lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin(5x))(5x))(\frac(\tg(8x))(8x )) =\frac(5)(8)\cdot\frac(\displaystyle\lim_(x\to(0))\frac(\sin(5x))(5x))(\displaystyle\lim_(x\to) (0))\frac(\tg(8x))(8x)) =\frac(5)(8)\cdot\frac(1)(1) =\frac(5)(8). $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(\sin(5x))(\tg(8x))=\frac(5)(8)$.
Príklad č. 5
Nájdite $\lim_(x\to(0))\frac(\cos(5x)-\cos^3(5x))(x^2)$.
Keďže $\lim_(x\to(0))(\cos(5x)-\cos^3(5x))=1-1=0$ (pripomeňme, že $\cos(0)=1$) a $\ lim_(x\to(0))x^2=0$, potom máme do činenia s neurčitosťou tvaru $\frac(0)(0)$. Ak však chcete použiť prvú úžasnú hranicu, mali by ste sa zbaviť kosínusu v čitateli tak, že prejdete na sínus (aby ste potom použili vzorec) alebo tangens (aby ste potom použili vzorec). Môžete to urobiť pomocou nasledujúcej transformácie:
$$\cos(5x)-\cos^3(5x)=\cos(5x)\cdot\left(1-\cos^2(5x)\right)$$ $$\cos(5x)-\cos ^3(5x)=\cos(5x)\cdot\left(1-\cos^2(5x)\right)=\cos(5x)\cdot\sin^2(5x).$$
Vráťme sa k limitu:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(\cos(5x)-\cos^3(5x))(x^2)=\left|\frac(0)(0)\right| =\lim_(x\to(0))\frac(\cos(5x)\cdot\sin^2(5x))(x^2) =\lim_(x\to(0))\left(\cos (5x)\cdot\frac(\sin^2(5x))(x^2)\vpravo) $$
Zlomok $\frac(\sin^2(5x))(x^2)$ je už blízko tvaru potrebného pre prvú pozoruhodnú hranicu. Poďme trochu pracovať so zlomkom $\frac(\sin^2(5x))(x^2)$ a upravíme ho na prvú úžasnú hranicu (všimnite si, že výrazy v čitateli a pod sínusom sa musia zhodovať):
$$\frac(\sin^2(5x))(x^2)=\frac(\sin^2(5x))(25x^2\cdot\frac(1)(25))=25\cdot\ frac(\sin^2(5x))(25x^2)=25\cdot\left(\frac(\sin(5x))(5x)\vpravo)^2$$
Vráťme sa k uvažovanej hranici:
$$ \lim_(x\to(0))\left(\cos(5x)\cdot\frac(\sin^2(5x))(x^2)\right) =\lim_(x\to(0) ))\left(25\cos(5x)\cdot\left(\frac(\sin(5x))(5x)\right)^2\right)=\\ =25\cdot\lim_(x\to( 0))\cos(5x)\cdot\lim_(x\to(0))\left(\frac(\sin(5x))(5x)\right)^2 =25\cdot(1)\cdot( 1^2) = 25. $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(\cos(5x)-\cos^3(5x))(x^2)=25$.
Príklad č. 6
Nájdite limit $\lim_(x\to(0))\frac(1-\cos(6x))(1-\cos(2x))$.
Keďže $\lim_(x\to(0))(1-\cos(6x))=0$ a $\lim_(x\to(0))(1-\cos(2x))=0$, potom máme do činenia s neistotou $\frac(0)(0)$. Otvorme to pomocou prvej pozoruhodnej limitky. Aby sme to urobili, prejdime od kosínusov k sínusom. Keďže $1-\cos(2\alpha)=2\sin^2(\alpha)$, potom:
$$1-\cos(6x)=2\sin^2(3x);\;1-\cos(2x)=2\sin^2(x).$$
Prechodom v danom limite na sínusy budeme mať:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(1-\cos(6x))(1-\cos(2x))=\vľavo|\frac(0)(0)\vpravo| =\lim_(x\to(0))\frac(2\sin^2(3x))(2\sin^2(x)) =\lim_(x\to(0))\frac(\sin^ 2(3x))(\sin^2(x))=\\ =\lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin^2(3x))((3x)^2)\ cdot(3x)^2)(\frac(\sin^2(x))(x^2)\cdot(x^2)) =\lim_(x\to(0))\frac(\left(\ frac(\sin(3x))(3x)\vpravo)^2\cdot(9x^2))(\left(\frac(\sin(x))(x)\vpravo)^2\cdot(x^ 2)) =9\cdot\frac(\displaystyle\lim_(x\to(0))\left(\frac(\sin(3x))(3x)\right)^2)(\displaystyle\lim_(x \to(0))\vľavo(\frac(\sin(x))(x)\vpravo)^2) =9\cdot\frac(1^2)(1^2) =9. $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(1-\cos(6x))(1-\cos(2x))=9$.
Príklad č. 7
Vypočítať limit $\lim_(x\to(0))\frac(\cos(\alpha(x))-\cos(\beta(x)))(x^2)$ za predpokladu $\alpha\neq\ beta $.
Podrobné vysvetlenia boli uvedené skôr, ale tu si jednoducho všimneme, že opäť existuje neurčitosť $\frac(0)(0)$. Presuňme sa od kosínusov k sínusom pomocou vzorca
$$\cos\alpha-\cos\beta=-2\sin\frac(\alpha+\beta)(2)\cdot\sin\frac(\alpha-\beta)(2).$$
Pomocou vyššie uvedeného vzorca dostaneme:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(\cos(\alpha(x))-\cos(\beta(x)))(x^2)=\left|\frac(0)( 0)\vpravo| =\lim_(x\to(0))\frac(-2\sin\frac(\alpha(x)+\beta(x))(2)\cdot\sin\frac(\alpha(x)-\ beta(x))(2))(x^2)=\\ =-2\cdot\lim_(x\to(0))\frac(\sin\left(x\cdot\frac(\alpha+\beta )(2)\right)\cdot\sin\left(x\cdot\frac(\alpha-\beta)(2)\right))(x^2) =-2\cdot\lim_(x\to( 0))\left(\frac(\sin\left(x\cdot\frac(\alpha+\beta)(2)\right))(x)\cdot\frac(\sin\left(x\cdot\frac (\alpha-\beta)(2)\vpravo))(x)\vpravo)=\\ =-2\cdot\lim_(x\to(0))\left(\frac(\sin\left(x \cdot\frac(\alpha+\beta)(2)\vpravo))(x\cdot\frac(\alpha+\beta)(2))\cdot\frac(\alpha+\beta)(2)\cdot\frac (\sin\left(x\cdot\frac(\alpha-\beta)(2)\right))(x\cdot\frac(\alpha-\beta)(2))\cdot\frac(\alpha- \beta)(2)\vpravo)=\\ =-\frac((\alpha+\beta)\cdot(\alfa-\beta))(2)\lim_(x\to(0))\frac(\ sin\left(x\cdot\frac(\alpha+\beta)(2)\right))(x\cdot\frac(\alpha+\beta)(2))\cdot\lim_(x\to(0)) \frac(\sin\left(x\cdot\frac(\alpha-\beta)(2)\right))(x\cdot\frac(\alpha-\beta)(2)) =-\frac(\ alfa^2-\beta^2)(2)\cdot(1)\cdot(1) =\frac(\beta^2-\alpha^2)(2). $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(\cos(\alpha(x))-\cos(\beta(x)))(x^2)=\frac(\beta^2-\ alfa^2)(2)$.
Príklad č. 8
Nájdite limit $\lim_(x\to(0))\frac(\tg(x)-\sin(x))(x^3)$.
Keďže $\lim_(x\to(0))(\tg(x)-\sin(x))=0$ (pripomeňme, že $\sin(0)=\tg(0)=0$) a $\ lim_(x\to(0))x^3=0$, potom tu máme do činenia s neurčitosťou tvaru $\frac(0)(0)$. Poďme si to rozobrať takto:
$$ \lim_(x\to(0))\frac(\tg(x)-\sin(x))(x^3)=\vľavo|\frac(0)(0)\vpravo| =\lim_(x\to(0))\frac(\frac(\sin(x))(\cos(x))-\sin(x))(x^3) =\lim_(x\to( 0))\frac(\sin(x)\cdot\left(\frac(1)(\cos(x))-1\right))(x^3) =\lim_(x\to(0)) \frac(\sin(x)\cdot\left(1-\cos(x)\right))(x^3\cdot\cos(x))=\\ =\lim_(x\to(0)) \frac(\sin(x)\cdot(2)\sin^2\frac(x)(2))(x^3\cdot\cos(x)) =\frac(1)(2)\cdot\ lim_(x\to(0))\left(\frac(\sin(x))(x)\cdot\left(\frac(\sin\frac(x)(2))(\frac(x)( 2))\vpravo)^2\cdot\frac(1)(\cos(x))\vpravo) =\frac(1)(2)\cdot(1)\cdot(1^2)\cdot(1 ) =\frac(1)(2). $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(0))\frac(\tg(x)-\sin(x))(x^3)=\frac(1)(2)$.
Príklad #9
Nájdite limit $\lim_(x\to(3))\frac(1-\cos(x-3))((x-3)\tg\frac(x-3)(2))$.
Pretože $\lim_(x\to(3))(1-\cos(x-3))=0$ a $\lim_(x\to(3))(x-3)\tg\frac(x - 3)(2)=0$, potom je tu neurčitosť tvaru $\frac(0)(0)$. Pred jej rozširovaním je vhodné zmeniť premennú tak, aby nová premenná smerovala k nule (všimnite si, že vo vzorcoch premenná $\alpha \to 0$). Najjednoduchšie je zaviesť premennú $t=x-3$. Pre pohodlie ďalších transformácií (túto výhodu je možné vidieť v priebehu riešenia nižšie) sa však oplatí vykonať nasledujúcu náhradu: $t=\frac(x-3)(2)$. Podotýkam, že v tomto prípade sú použiteľné obe substitúcie, len druhá substitúcia vám umožní menej pracovať so zlomkami. Od $x\to(3)$, potom $t\to(0)$.
$$ \lim_(x\to(3))\frac(1-\cos(x-3))((x-3)\tg\frac(x-3)(2))=\left|\frac (0)(0)\vpravo| =\left|\begin(zarovnané)&t=\frac(x-3)(2);\\&t\to(0)\end(zarovnané)\right| =\lim_(t\to(0))\frac(1-\cos(2t))(2t\cdot\tg(t)) =\lim_(t\to(0))\frac(2\sin^ 2t)(2t\cdot\tg(t)) =\lim_(t\to(0))\frac(\sin^2t)(t\cdot\tg(t))=\\ =\lim_(t\ to(0))\frac(\sin^2t)(t\cdot\frac(\sin(t))(\cos(t))) =\lim_(t\to(0))\frac(\sin (t)\cos(t))(t) =\lim_(t\to(0))\left(\frac(\sin(t))(t)\cdot\cos(t)\right) =\ lim_(t\to(0))\frac(\sin(t))(t)\cdot\lim_(t\to(0))\cos(t) =1\cdot(1) =1. $$
Odpoveď: $\lim_(x\to(3))\frac(1-\cos(x-3))((x-3)\tg\frac(x-3)(2))=1$.
Príklad #10
Nájdite hranicu $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\left(\frac(\pi)(2)-x\right)^ 2) $.
Opäť máme do činenia s neistotou $\frac(0)(0)$. Pred jej rozširovaním je vhodné urobiť zmenu premennej tak, aby nová premenná mala tendenciu k nule (všimnite si, že vo vzorcoch je premenná $\alpha\to(0)$). Najjednoduchšie je zaviesť premennú $t=\frac(\pi)(2)-x$. Keďže $x\to\frac(\pi)(2)$, potom $t\to(0)$:
$$ \lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\left(\frac(\pi)(2)-x\right)^2) =\left|\frac(0)(0)\right| =\left|\begin(zarovnané)&t=\frac(\pi)(2)-x;\\&t\to(0)\end(zarovnané)\right| =\lim_(t\to(0))\frac(1-\sin\left(\frac(\pi)(2)-t\right))(t^2) =\lim_(t\to(0) ))\frac(1-\cos(t))(t^2)=\\ =\lim_(t\to(0))\frac(2\sin^2\frac(t)(2))( t^2) =2\lim_(t\to(0))\frac(\sin^2\frac(t)(2))(t^2) =2\lim_(t\to(0))\ frac(\sin^2\frac(t)(2))(\frac(t^2)(4)\cdot(4)) =\frac(1)(2)\cdot\lim_(t\to( 0))\left(\frac(\sin\frac(t)(2))(\frac(t)(2))\right)^2 =\frac(1)(2)\cdot(1^2 ) =\frac(1)(2). $$
Odpoveď: $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\left(\frac(\pi)(2)-x\right)^2) =\frac(1)(2)$.
Príklad č. 11
Nájsť limity $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\cos^2x)$, $\lim_(x\to\frac(2\) pi)(3))\frac(\tg(x)+\sqrt(3))(2\cos(x)+1)$.
V tomto prípade nemusíme použiť prvú nádhernú limitku. Poznámka: v prvom aj druhom limite sú iba goniometrické funkcie a čísla. V príkladoch tohto druhu je často možné zjednodušiť výraz nachádzajúci sa pod medzným znakom. V tomto prípade po spomínanom zjednodušení a redukcii niektorých faktorov neistota odpadá. Tento príklad som uviedol len s jediným cieľom: ukázať, že prítomnosť goniometrických funkcií pod znamienkom limity nemusí nutne znamenať aplikáciu prvej pozoruhodnej limity.
Keďže $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))(1-\sin(x))=0$ (pripomeňme, že $\sin\frac(\pi)(2)=1$) a $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\cos^2x=0$ (pripomeňme si, že $\cos\frac(\pi)(2)=0$), potom máme čo do činenia s neistotou v tvare $\frac(0)(0)$. To však vôbec neznamená, že musíme použiť prvú pozoruhodnú hranicu. Na odhalenie neistoty stačí vziať do úvahy, že $\cos^2x=1-\sin^2x$:
$$ \lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\cos^2x) =\left|\frac(0)(0)\right| =\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(1-\sin^2x) =\lim_(x\to\frac(\pi)( 2))\frac(1-\sin(x))((1-\sin(x))(1+\sin(x))) =\lim_(x\to\frac(\pi)(2) )\frac(1)(1+\sin(x)) =\frac(1)(1+1) =\frac(1)(2). $$
Podobné riešenie je aj v Demidovičovej knihe riešení (č. 475). Čo sa týka druhej limity, tak ako v predchádzajúcich príkladoch tejto časti máme neistotu tvaru $\frac(0)(0)$. Prečo vzniká? Vzniká preto, že $\tg\frac(2\pi)(3)=-\sqrt(3)$ a $2\cos\frac(2\pi)(3)=-1$. Tieto hodnoty používame na transformáciu výrazov v čitateli a menovateli. Účel našich akcií: zapísať súčet do čitateľa a menovateľa ako súčin. Mimochodom, často je vhodné zmeniť premennú v podobnom tvare tak, aby nová premenná mala tendenciu k nule (pozri napríklad príklady č. 9 alebo č. 10 na tejto stránke). V tomto príklade však nemá zmysel nahrádzať premennú, hoci v prípade potreby je ľahké implementovať nahradenie premennej $t=x-\frac(2\pi)(3)$.
$$ \lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\tg(x)+\sqrt(3))(2\cos(x)+1) =\lim_(x\ to\frac(2\pi)(3))\frac(\tg(x)+\sqrt(3))(2\cdot\left(\cos(x)+\frac(1)(2)\right )) =\lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\tg(x)-\tg\frac(2\pi)(3))(2\cdot\left(\ cos(x)-\cos\frac(2\pi)(3)\vpravo))=\\ =\lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\frac(\sin \left(x-\frac(2\pi)(3)\right))(\cos(x)\cos\frac(2\pi)(3)))(-4\sin\frac(x+\frac) (2\pi)(3))(2)\sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2)) =\lim_(x\to\frac(2\pi)(3 ))\frac(\sin\left(x-\frac(2\pi)(3)\right))(-4\sin\frac(x+\frac(2\pi)(3))(2)\ sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2)\cos(x)\cos\frac(2\pi)(3))=\\ =\lim_(x\to\frac (2\pi)(3))\frac(2\sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2)\cos\frac(x-\frac(2\pi)(3 ))(2))(-4\sin\frac(x+\frac(2\pi)(3))(2)\sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2) \cos(x)\cos\frac(2\pi)(3)) =\lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\cos\frac(x-\frac(2) \pi)(3))(2))(-2\sin\frac(x+\frac(2\pi)(3))(2)\cos(x)\cos\frac(2\pi)(3 ))=\\ =\frac(1)(-2\cdot\frac(\sqrt(3))(2)\cdot\left(-\frac(1)(2)\right)\cdot\left( -\frac(1)(2)\vpravo)) =-\frac(4)(\sqrt(3)). $$
Ako vidíte, prvú nádhernú limitku sme aplikovať nemuseli. Samozrejme, že to možno urobiť, ak je to žiaduce (pozri poznámku nižšie), ale nie je to potrebné.
Aké by bolo riešenie s použitím prvej pozoruhodnej limity? ukázať skryť
Použitím prvého pozoruhodného limitu dostaneme:
$$ \lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\sin\left(x-\frac(2\pi)(3)\right))(-4\sin\frac (x+\frac(2\pi)(3))(2)\sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2)\cos(x)\cos\frac(2\pi )(3))=\\ =\lim_(x\to\frac(2\pi)(3))\left(\frac(\sin\left(x-\frac(2\pi)(3)\ vpravo))(x-\frac(2\pi)(3))\cdot\frac(1)(\frac(\sin\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2)) (\frac(x-\frac(2\pi)(3))(2))\cdot\frac(1)(-2\sin\frac(x+\frac(2\pi)(3))( 2)\cos(x)\cos\frac(2\pi)(3))\right) =1\cdot(1)\cdot\frac(1)(-2\cdot\frac(\sqrt(3) )(2)\cdot\left(-\frac(1)(2)\right)\cdot\left(-\frac(1)(2)\right)) =-\frac(4)(\sqrt( 3)). $$
Odpoveď: $\lim_(x\to\frac(\pi)(2))\frac(1-\sin(x))(\cos^2x)=\frac(1)(2)$, $\lim_( x\to\frac(2\pi)(3))\frac(\tg(x)+\sqrt(3))(2\cos(x)+1)=-\frac(4)(\sqrt( 3)) $.
Teória limitov je jednou z oblastí matematickej analýzy. Otázka riešenia limitov je pomerne rozsiahla, keďže metód na riešenie limitov existujú desiatky rôzne druhy. Existujú desiatky nuancií a trikov, ktoré vám umožňujú vyriešiť jeden alebo druhý limit. Napriek tomu sa ešte pokúsime pochopiť hlavné typy limitov, s ktorými sa v praxi najčastejšie stretávame.
Začnime samotným konceptom limitu. Ale najprv krátko historický odkaz. Bol raz jeden Francúz Augustin Louis Cauchy v 19. storočí, ktorý prísne definoval mnohé pojmy matanu a položil jeho základy. Musím povedať, že tento uznávaný matematik sníval, sníva a bude snívať v nočných morách všetkých študentov fyziky a matematických fakúlt, keďže dokázal obrovské množstvo teorémov matematickej analýzy a jedna veta je vražednejšia ako druhá. Z tohto dôvodu nebudeme uvažovať stanovenie Cauchyho limitu, ale skúsme urobiť dve veci:
1. Pochopte, čo je to limit.
2. Naučte sa riešiť hlavné typy limitov.
Ospravedlňujem sa za niektoré nevedecké vysvetlenia, dôležité je, aby bol materiál zrozumiteľný aj pre čajník, čo je vlastne úlohou projektu.
Aký je teda limit?
A hned priklad, preco si skakat babatko ....
Akýkoľvek limit pozostáva z troch častí:
1) Známa ikona limitu.
2) Záznamy pod ikonou limitu, v tomto prípade . Záznam znie "x inklinuje k jednote." Najčastejšie - presne, aj keď namiesto "x" v praxi existujú iné premenné. V praktických úlohách môže byť namiesto jednotky absolútne ľubovoľné číslo, ako aj nekonečno ().
3) Funkcie pod medzným znakom, v tomto prípade .
Samotný záznam znie takto: "limita funkcie, keď x smeruje k jednote."
Poďme analyzovať nasledujúce dôležitá otázkaČo znamená výraz „X“? hľadá k jednote? A čo je to vlastne „snažiť sa“?
Pojem limita je takpovediac konceptom, dynamický. Zostavme postupnosť: najprv , potom , , ..., , ….
To znamená, že výraz „x hľadá k jednej“ treba chápať nasledovne – „x“ dôsledne preberá hodnoty ktoré sú nekonečne blízke jednote a prakticky sa s ňou zhodujú.
Ako vyriešiť vyššie uvedený príklad? Na základe vyššie uvedeného stačí nahradiť jednotku vo funkcii pod značkou limitu:
Takže prvé pravidlo znie: Keď je daný limit, najskôr sa pokúste zapojiť číslo do funkcie.
Skontrolovali sme najjednoduchší limit, ale tieto sa vyskytujú aj v praxi a nie sú také zriedkavé!
Príklad nekonečna:
Pochopenie, čo to je? To je prípad, keď sa zvyšuje donekonečna, teda: najprv, potom, potom, potom a tak ďalej donekonečna.
A čo sa stane s funkciou v tomto čase?
, , , …
Takže: ak , potom má funkcia tendenciu k mínus nekonečnu:
Zhruba povedané, podľa nášho prvého pravidla dosadíme do funkcie nekonečno namiesto "x" a dostaneme odpoveď .
Ďalší príklad s nekonečnom:
Opäť začneme zvyšovať do nekonečna a pozrieme sa na správanie funkcie:
Záver: pre , funkcia sa zvyšuje na neurčito:
A ďalšia séria príkladov:
Skúste si v duchu analyzovať nasledovné a zapamätajte si najjednoduchšie typy limitov:
, , , , , , , , ,
Ak máte niekde pochybnosti, môžete si vziať do ruky kalkulačku a trochu si zacvičiť.
V prípade, že , skúste zostaviť sekvenciu , , . Ak potom , , .
! Poznámka: presne vzaté, takýto prístup s konštrukciou postupností niekoľkých čísel je nesprávny, ale je celkom vhodný na pochopenie najjednoduchších príkladov.
Venujte pozornosť aj nasledujúcej veci. Aj keď je daný limit Vysoké číslo na vrchole aj s miliónom: potom je to jedno , pretože skôr či neskôr „x“ začne naberať také gigantické hodnoty, že milión v porovnaní s nimi bude skutočný mikrób.
Čo si treba zapamätať a pochopiť z vyššie uvedeného?
1) Keď je daný limit, najprv sa jednoducho pokúsime do funkcie nahradiť číslo.
2) Musíte pochopiť a okamžite vyriešiť tie najjednoduchšie limity, ako napr , , atď.
Okrem toho má limit veľmi dobrý geometrický zmysel. Pre lepšie pochopenie témy odporúčam oboznámiť sa s metodickým materiálom Grafy a vlastnosti elementárnych funkcií. Po prečítaní tohto článku nielenže konečne pochopíte, čo je limita, ale zoznámite sa aj so zaujímavými prípadmi, kedy je limita funkcie všeobecne neexistuje!
V praxi je, žiaľ, darčekov málo. A tak sa obraciame na úvahy o zložitejších limitoch. Mimochodom, na túto tému existuje intenzívny kurz vo formáte pdf, čo je užitočné najmä vtedy, ak máte VEĽMI málo času na prípravu. Ale materiály stránky, samozrejme, nie sú horšie:
Teraz budeme uvažovať o skupine limít, keď , a funkciou je zlomok, v čitateľovi a menovateli ktorých sú polynómy
Príklad:
Vypočítať limit
Podľa nášho pravidla sa pokúsime dosadiť nekonečno do funkcie. Čo získame na vrchole? Nekonečno. A čo sa deje nižšie? Tiež nekonečno. Máme teda takzvanú neurčitosť formy. Niekto by si mohol myslieť, že , a odpoveď je pripravená, ale vo všeobecnom prípade to tak vôbec nie je a musí sa použiť nejaké riešenie, ktoré teraz zvážime.
Ako sa vysporiadať s limitmi tohto typu?
Najprv sa pozrieme na čitateľa a nájdeme najvyššiu mocnosť:
Najvyššia mocnina v čitateli je dvojka.
Teraz sa pozrieme na menovateľa a tiež nájdeme najvyšší stupeň:
Najvyššia mocnina menovateľa je dvojka.
Potom zvolíme najvyššiu mocninu čitateľa a menovateľa: v tomto príklade sú rovnaké a rovnajú sa dvom.
Spôsob riešenia je teda nasledovný: na odhalenie neistoty je potrebné deliť čitateľa a menovateľa na najvyššiu mieru.
Tu je odpoveď a už vôbec nie nekonečno.
Čo je podstatné pri rozhodovaní?
Najprv uvedieme neistotu, ak existuje.
Po druhé, je žiaduce prerušiť riešenie pre prechodné vysvetlenia. Zvyčajne používam znak, ktorý nemá žiadny matematický význam, ale znamená, že riešenie je prerušené na prechodné vysvetlenie.
Po tretie, v limite je žiaduce označiť, čo a kam smeruje. Keď je práca vypracovaná ručne, je pohodlnejšie to urobiť takto:
Pre poznámky je lepšie použiť jednoduchú ceruzku.
Samozrejme, nemôžete s tým nič urobiť, ale potom si možno učiteľ všimne nedostatky v riešení alebo začne klásť doplňujúce otázky k zadaniu. A potrebuješ to?
Príklad 2
Nájdite hranicu
Opäť v čitateli a menovateli nájdeme v najvyššom stupni:
Maximálny stupeň v čitateli: 3
Maximálny stupeň v menovateli: 4
Vyberte si najväčší hodnotu, v tomto prípade štyri.
Podľa nášho algoritmu, aby sme odhalili neistotu, delíme čitateľa a menovateľa .
Kompletné zadanie môže vyzerať takto:
Vydeľte čitateľa a menovateľa podľa
Príklad 3
Nájdite hranicu
Maximálny stupeň "x" v čitateli: 2
Maximálna mocnina "x" v menovateli: 1 (možno napísať ako)
Na odhalenie neistoty je potrebné vydeliť čitateľa a menovateľa číslom . Čisté riešenie môže vyzerať takto:
Vydeľte čitateľa a menovateľa podľa
Záznam neznamená delenie nulou (nulou sa deliť nedá), ale delenie nekonečne malým číslom.
Teda pri odhalení neurčitosti formy môžeme dostať konečné číslo, nula alebo nekonečno.
Limity s typovou neistotou a spôsob ich riešenia
Ďalšia skupina limitov je trochu podobná limitom, ktoré sme práve uvažovali: v čitateli a menovateli sú polynómy, ale „x“ už nemá tendenciu k nekonečnu, ale k konečné číslo.
Príklad 4
Vyriešte limit
Najprv skúsme nahradiť -1 zlomkom:
V tomto prípade sa získa takzvaná neistota.
Všeobecné pravidlo : ak sú v čitateli a menovateli polynómy a je tam neurčitosť tvaru , tak na jeho zverejnenie faktorizujte čitateľa a menovateľa.
Na to musíte najčastejšie vyriešiť kvadratickú rovnicu a (alebo) použiť skrátené vzorce násobenia. Ak ste na tieto veci zabudli, navštívte stránku Matematické vzorce a tabuľky a oboznámiť sa s metodickým materiálom Horúce školské matematické vzorce. Mimochodom, najlepšie je si to vytlačiť, vyžaduje sa to veľmi často a informácie z papiera sa lepšie vstrebávajú.
Poďme teda vyriešiť náš limit
Faktorizácia čitateľa a menovateľa
Ak chcete rozdeliť čitateľa na faktor, musíte vyriešiť kvadratickú rovnicu:
Najprv nájdeme diskriminant:
A jeho druhá odmocnina: .
Ak je diskriminant veľký, napríklad 361, použijeme kalkulačku, extrakčnú funkciu odmocnina je na najjednoduchšej kalkulačke.
! Ak koreň nie je extrahovaný úplne (získa sa zlomkové číslo s čiarkou), je veľmi pravdepodobné, že diskriminant bol vypočítaný nesprávne alebo je v úlohe preklep.
Ďalej nájdeme korene:
Takto:
Všetky. Čitateľ je faktorizovaný.
Menovateľ. Menovateľ je už najjednoduchší faktor a neexistuje spôsob, ako ho zjednodušiť.
Samozrejme sa to dá skrátiť na:
Teraz dosadíme -1 do výrazu, ktorý zostane pod medzným znakom:
Prirodzene, v teste, na teste, na skúške, riešenie nikdy nie je namaľované tak podrobne. Vo finálnej verzii by mal dizajn vyzerať asi takto:
Rozložme čitateľa na faktor.
Príklad 5
Vypočítať limit
Po prvé, "čisté" riešenie
Rozložme čitateľa a menovateľa na faktor.
Čitateľ:
Menovateľ:
,
Čo je dôležité v tomto príklade?
Najprv musíte dobre pochopiť, ako sa čitateľ odhaľuje, najprv sme dali zátvorku 2 a potom sme použili vzorec rozdielu štvorcov. Toto je vzorec, ktorý musíte poznať a vidieť.
Odporúčanie: Ak je v limite (takmer akéhokoľvek typu) možné vybrať číslo zo zátvorky, potom to vždy robíme.
Okrem toho je vhodné vziať takéto čísla za hraničné znamenie. Prečo? Len aby neprekážali. Hlavnou vecou je nestratiť tieto čísla v priebehu rozhodovania.
Upozorňujeme, že v záverečnej fáze riešenia som vybral dvojku pre ikonu limitu a potom mínus.
! Dôležité
V priebehu riešenia sa veľmi často vyskytuje typový fragment. Znížte tento zlomokje zakázané
. Najprv musíte zmeniť znamienko čitateľa alebo menovateľa (do zátvoriek vložte -1).
, čiže sa objaví znamienko mínus, s ktorým sa počíta pri výpočte limitu a netreba oň vôbec prísť.
Vo všeobecnosti som si všimol, že najčastejšie pri hľadaní limitov tohto typu musíte vyriešiť dve kvadratické rovnice, to znamená, že čitateľ aj menovateľ obsahujú štvorcové trojčlenky.
Metóda násobenia čitateľa a menovateľa pridruženým výrazom
Naďalej zvažujeme neistotu formy
Ďalší typ limitov je podobný predchádzajúcemu typu. Jediná vec, okrem polynómov, pridáme korene.
Príklad 6
Nájdite hranicu
Začíname sa rozhodovať.
Najprv sa pokúsime dosadiť 3 vo výraze pod limitným znakom
Ešte raz opakujem – toto je prvá vec, ktorú treba urobiť pre AKÝKOĽVEK limit. Táto akcia zvyčajne vykonávané mentálne alebo na návrh.
Získa sa neistota tvaru, ktorú je potrebné odstrániť.
Ako ste si určite všimli, v čitateli máme rozdiel v koreňoch. A je zvykom zbaviť sa koreňov v matematike, ak je to možné. Prečo? A život je bez nich jednoduchší.
Pre tých, ktorí sa chcú dozvedieť, ako nájsť limity v tomto článku, o tom budeme hovoriť. Nebudeme sa vŕtať v teórii, zvyčajne ju prednášajú učitelia. Takže „nudná teória“ by mala byť načrtnutá vo vašich zošitoch. Ak nie, potom si môžete prečítať učebnice prevzaté z knižnice vzdelávacia inštitúcia alebo iné online zdroje.
Pojem limita je teda dosť dôležitý pri štúdiu kurzu vyššej matematiky, najmä keď narazíte na integrálny počet a pochopíte vzťah medzi limitou a integrálom. V aktuálnom materiáli sa budú brať do úvahy jednoduché príklady, ako aj spôsoby ich riešenia.
Príklady riešení
Príklad 1 |
Vypočítajte a) $ \lim_(x \to 0) \frac(1)(x) $; b)$ \lim_(x \to \infty) \frac(1)(x) $ |
Riešenie |
a) $$ \lim \limits_(x \to 0) \frac(1)(x) = \infty $$ b)$$ \lim_(x \to \infty) \frac(1)(x) = 0 $$ Tieto limity nám často posielajú so žiadosťou o pomoc pri riešení. Rozhodli sme sa ich poukázať na samostatný príklad a vysvetliť, že tieto limity si spravidla jednoducho treba pamätať. Ak nemôžete vyriešiť svoj problém, pošlite nám ho. My zabezpečíme podrobné riešenie. Budete sa môcť zoznámiť s priebehom výpočtu a získať informácie. To vám pomôže získať kredit od učiteľa včas! |
Odpoveď |
$$ \text(a)) \lim \limits_(x \to \to 0) \frac(1)(x) = \infty \text( b))\lim \limits_(x \to \infty) \frac (1)(x) = 0 $$ |
Čo robiť s neurčitosťou tvaru: $ \bigg [\frac(0)(0) \bigg ] $
Príklad 3 |
Vyriešte $ \lim \limits_(x \to -1) \frac(x^2-1)(x+1) $ |
Riešenie |
Ako vždy začneme dosadením hodnoty $ x $ do výrazu pod medzným znakom. $$ \lim \limits_(x \to -1) \frac(x^2-1)(x+1) = \frac((-1)^2-1)(-1+1)=\frac( 0) (0) $$ Čo bude ďalej? Aký by mal byť výsledok? Keďže ide o neistotu, toto ešte nie je odpoveď a pokračujeme vo výpočte. Keďže v čitateloch máme polynóm, rozložíme ho na faktory pomocou známeho vzorca $$ a^2-b^2=(a-b)(a+b) $$. Spomenul si? Skvelé! Teraz pokračujte a aplikujte to na pieseň :) Dostaneme, že čitateľ $ x^2-1=(x-1)(x+1) $ Pokračujeme v riešení vzhľadom na vyššie uvedenú transformáciu: $$ \lim \limits_(x \to -1)\frac(x^2-1)(x+1) = \lim \limits_(x \to -1)\frac((x-1)(x+ 1 ))(x+1) = $$ $$ = \lim \limits_(x \to -1)(x-1)=-1-1=-2 $$ |
Odpoveď |
$$ \lim \limits_(x \to -1) \frac(x^2-1)(x+1) = -2 $$ |
Zoberme si limitu v posledných dvoch príkladoch do nekonečna a zvážme neistotu: $ \bigg [\frac(\infty)(\infty) \bigg ] $
Príklad 5 |
Vypočítajte $ \lim \limits_(x \to \infty) \frac(x^2-1)(x+1) $ |
Riešenie |
$ \lim \limits_(x \to \infty) \frac(x^2-1)(x+1) = \frac(\infty)(\infty) $ Čo robiť? Ako byť? Neprepadajte panike, pretože nemožné je možné. Je potrebné odstrániť zátvorky v čitateli aj v menovateli X a potom ho zmenšiť. Potom sa pokúste vypočítať limit. Skúšam... $$ \lim \limits_(x \to \infty) \frac(x^2-1)(x+1) =\lim \limits_(x \to \infty) \frac(x^2(1-\frac (1)(x^2)))(x(1+\frac(1)(x))) = $$ $$ = \lim \limits_(x \to \infty) \frac(x(1-\frac(1)(x^2)))((1+\frac(1)(x))) = $$ Použitím definície z príkladu 2 a dosadením nekonečna za x dostaneme: $$ = \frac(\infty(1-\frac(1)(\infty)))((1+\frac(1)(\infty))) = \frac(\infty \cdot 1)(1+ 0) = \frac(\infty)(1) = \infty $$ |
Odpoveď |
$$ \lim \limits_(x \to \infty) \frac(x^2-1)(x+1) = \infty $$ |
Algoritmus na výpočet limitov
Poďme si teda stručne zhrnúť analyzované príklady a vytvoriť algoritmus na riešenie limitov:
- Vo výraze za znamienkom limity dosaďte bod x. Ak sa ukáže určitý počet, alebo nekonečno, potom je limita úplne vyriešená. V opačnom prípade máme neistotu: "nula delená nulou" alebo "nekonečno delené nekonečnom" a prejdite na ďalšie odseky inštrukcie.
- Ak chcete odstrániť neistotu „nula deliť nulou“, musíte čitateľa a menovateľa rozložiť na faktor. Znížiť podobné. Dosaďte bod x vo výraze pod limitným znakom.
- Ak je neistota "nekonečno delené nekonečnom", potom vyberieme v čitateli aj v menovateli x najväčšieho stupňa. Skrátime x. Do zvyšného výrazu dosadíme hodnoty x pod limitom.
V tomto článku ste sa zoznámili so základmi riešenia limitov, ktoré sa často používajú v kurze Calculus. Samozrejme, toto nie sú všetky typy problémov, ktoré ponúkajú skúšajúci, ale len tie najjednoduchšie limity. O iných typoch úloh si povieme v budúcich článkoch, no najprv sa musíte naučiť túto lekciu, aby ste mohli ísť ďalej. Budeme diskutovať o tom, čo robiť, ak existujú korene, stupne, budeme študovať nekonečne malé ekvivalentné funkcie, nádherné limity, L'Hopitalovo pravidlo.
Ak nedokážete určiť limity sami, neprepadajte panike. Vždy radi pomôžeme!
Z vyššie uvedeného článku sa dozviete, aký je limit a s čím sa to jedáva – to je VEĽMI dôležité. prečo? Možno nerozumiete, čo sú determinanty a úspešne ich riešite, možno vôbec nerozumiete, čo je to derivácia a nájdete ich na „päťke“. Ale ak nerozumiete tomu, čo je limit, potom bude ťažké vyriešiť praktické úlohy. Tiež nebude zbytočné zoznámiť sa so vzorkami návrhu rozhodnutí a mojimi odporúčaniami pre dizajn. Všetky informácie sú prezentované jednoduchým a prístupným spôsobom.
Ale na účely túto lekciu Budeme potrebovať nasledujúce učebné materiály: Pozoruhodné limity A Goniometrické vzorce. Nájdete ich na stránke. Najlepšie je vytlačiť návody - je to oveľa pohodlnejšie, okrem toho sa k nim často musí pristupovať offline.
Čo je pozoruhodné na úžasných limitoch? Pozoruhodnosť týchto limitov spočíva v tom, že ich dokázali najväčšie mysle slávnych matematikov a vďační potomkovia nemusia trpieť strašnými limitmi s hromadou goniometrických funkcií, logaritmov a stupňov. To znamená, že pri hľadaní hraníc použijeme hotové výsledky, ktoré sú teoreticky dokázané.
Existuje niekoľko pozoruhodných limitov, ale v praxi majú študenti externého štúdia v 95% prípadov dva pozoruhodné limity: Prvá úžasná limitka, Druhá úžasná limitka. Treba podotknúť, že ide o historicky ustálené mená, a keď napríklad hovoria o „prvej pozoruhodnej hranici“, majú na mysli veľmi špecifickú vec, a nie nejakú náhodnú hranicu prevzatú zo stropu.
Prvá úžasná limitka
Zvážte nasledujúci limit: (namiesto pôvodného písmena „on“ použijem grécke písmeno „alfa“, je to pohodlnejšie z hľadiska prezentácie materiálu).
Podľa nášho pravidla pre hľadanie limitov (pozri článok Limity. Príklady riešení) skúsime do funkcie dosadiť nulu: v čitateli dostaneme nulu (sínus nuly nula), menovateľ je samozrejme tiež nula. Stretávame sa teda s neurčitosťou formy, ktorú našťastie netreba prezrádzať. V priebehu matematickej analýzy sa dokázalo, že:
Tento matematický fakt je tzv Prvá úžasná limitka. Nebudem poskytovať analytický dôkaz limity, ale v lekcii zvážime jej geometrický význam nekonečne malé funkcie.
Často v praktických úlohách môžu byť funkcie usporiadané inak, to nič nemení:
– rovnaká prvá úžasná hranica.
Ale nemôžete zmeniť usporiadanie čitateľa a menovateľa sami! Ak je limit uvedený vo forme , musí byť vyriešený v rovnakom tvare bez toho, aby sa čokoľvek preskupovalo.
V praxi môže ako parameter pôsobiť nielen premenná, ale aj elementárna funkcia, komplexná funkcia. Dôležité je len to, aby mala tendenciu k nule.
Príklady:
, , ,
Tu , , , , a všetko bzučí - platí prvý úžasný limit.
A tu je ďalší záznam - heréza:
prečo? Pretože polynóm nemá tendenciu k nule, má tendenciu k päťke.
Mimochodom, otázka je na zásyp, ale aký je limit ? Odpoveď nájdete na konci lekcie.
V praxi nie je všetko také plynulé, takmer nikdy sa študentovi neponúkne riešenie voľného limitu a získanie ľahkého zápočtu. Hmmm... píšem tieto riadky a napadla ma veľmi dôležitá myšlienka – napokon, zdá sa, že je lepšie si „zadarmo“ matematické definície a vzorce zapamätať naspamäť, to môže byť neoceniteľnou pomocou pri teste, keď o otázke sa rozhodne medzi „dvoma“ a „tromi“ a učiteľ sa rozhodne položiť študentovi jednoduchú otázku alebo ponúknuť riešenie najjednoduchší príklad(„možno (a) ešte vie čo?“).
Prejdime na praktické príklady:
Príklad 1
Nájdite hranicu
Ak si všimneme sínus v limite, malo by nás to okamžite priviesť k zamysleniu sa nad možnosťou uplatnenia prvej pozoruhodnej limity.
Najprv sa pokúsime nahradiť 0 vo výraze pod limitným znakom (robíme to mentálne alebo na koncepte):
Máme teda neurčitosť formy, jeho určite uveďte pri rozhodovaní. Výraz pod hranicou vyzerá ako prvá úžasná hranica, ale nie je to úplne ono, je pod sínusom, ale v menovateli.
V takýchto prípadoch musíme prvú nádhernú hranicu zorganizovať sami pomocou umelého zariadenia. Úvaha môže byť nasledovná: „pod sínusom, ktorý máme, čo znamená, že sa musíme dostať aj do menovateľa“.
A to sa robí veľmi jednoducho:
To znamená, že menovateľ je v tomto prípade umelo vynásobený 7 a delený rovnakými siedmimi. Teraz nahrávka nadobudla známu podobu.
Keď je úloha vypracovaná ručne, odporúča sa označiť prvý úžasný limit jednoduchou ceruzkou:
Čo sa stalo? V skutočnosti sa zakrúžkovaný výraz zmenil na jednotku a zmizol v produkte:
Teraz zostáva len zbaviť sa trojposchodového zlomku:
Kto zabudol na zjednodušenie viacpodlažných frakcií, obnovte si prosím materiál v referenčnej knihe Horúce školské matematické vzorce .
Pripravený. Konečná odpoveď:
Ak nechcete používať značky ceruzkou, riešenie môže byť naformátované takto:
“
Používame prvú pozoruhodnú hranicu
“
Príklad 2
Nájdite hranicu
Opäť vidíme zlomok a sínus v limite. Pokúsime sa nahradiť nulu v čitateli a menovateli:
V skutočnosti máme neistotu, a preto sa musíme pokúsiť zorganizovať prvý pozoruhodný limit. Na lekcii Limity. Príklady riešení zvážili sme pravidlo, že keď máme neistotu, musíme čitateľa a menovateľa rozdeliť na faktory. Tu - to isté, predstavíme stupne ako súčin (násobiče):
Podobne ako v predchádzajúcom príklade načrtneme ceruzkou úžasné limity (tu sú dve z nich) a naznačíme, že majú tendenciu k jednej:
V skutočnosti je odpoveď pripravená:
V nasledujúcich príkladoch nebudem robiť umenie v programe Paint, myslím, že ako správne zostaviť riešenie v notebooku - už rozumiete.
Príklad 3
Nájdite hranicu
Vo výraze pod limitným znakom dosadíme nulu:
Dosiahla sa neistota, ktorú je potrebné zverejniť. Ak je v limite tangens, potom sa takmer vždy prevedie na sínus a kosínus podľa známeho trigonometrického vzorca (mimochodom, približne to isté robia s kotangensom, pozri nižšie). metodický materiál Horúce trigonometrické vzorce Na stránke Matematické vzorce, tabuľky a referenčné materiály).
V tomto prípade:
Kosínus nuly sa rovná jednej a je ľahké sa ho zbaviť (nezabudnite označiť, že smeruje k jednotke):
Ak je teda v limite kosínus NÁSOBITEĽ, potom sa, zhruba povedané, musí zmeniť na jednotku, ktorá zmizne v produkte.
Tu sa všetko ukázalo byť jednoduchšie, bez akýchkoľvek násobení a delení. Prvý pozoruhodný limit sa tiež zmení na jednotu a zmizne v produkte:
V dôsledku toho sa získa nekonečno, to sa stáva.
Príklad 4
Nájdite hranicu
Pokúsime sa nahradiť nulu v čitateli a menovateli:
Získaná neistota (kosínus nuly, ako si pamätáme, sa rovná jednej)
Používame trigonometrický vzorec. Zaznamenať si! Z nejakého dôvodu sú limity pomocou tohto vzorca veľmi bežné.
Vyberáme konštantné multiplikátory za ikonou limitu:
Poďme usporiadať prvý pozoruhodný limit:
Tu máme iba jednu úžasnú hranicu, ktorá sa zmení na jednu a zmizne v produkte:
Zbavme sa trojposchodia:
Limita je skutočne vyriešená, naznačujeme, že zostávajúci sínus má tendenciu k nule:
Príklad 5
Nájdite hranicu
Tento príklad je zložitejší, skúste na to prísť sami:
Niektoré limity sa dajú zmenou premennej znížiť na 1. pozoruhodnú hranicu, o tom sa dočítate trochu neskôr v článku Metódy limitného riešenia.
Druhá úžasná limitka
V teórii matematickej analýzy je dokázané, že:
Táto skutočnosť je tzv druhá pozoruhodná hranica.
Referencia: je iracionálne číslo.
Ako parameter môže pôsobiť nielen premenná, ale aj komplexná funkcia. Dôležité je len to, že sa usiluje o nekonečno.
Príklad 6
Nájdite hranicu
Keď je výraz pod znakom limitu v moci - toto je prvé znamenie, že sa musíte pokúsiť uplatniť druhý úžasný limit.
Najprv sa však ako vždy snažíme donekonečna suplovať veľké číslo do výrazu, akým princípom sa to robí, bolo analyzované v lekcii Limity. Príklady riešení.
Je ľahké vidieť, že kedy základ stupňa a exponent - , to znamená, že existuje neurčitosť tvaru:
Táto neistota je práve odhalená pomocou druhého pozoruhodného limitu. Ale ako sa často stáva, druhá úžasná hranica neleží na striebornom podnose a musí byť umelo organizovaná. Môžete to zdôvodniť takto: v tomto príklade parameter znamená, že sa musíme v ukazovateli tiež usporiadať. Aby sme to urobili, zdvihneme základňu na mocninu a tak, aby sa výraz nezmenil, zdvihneme ju na mocninu:
Keď je úloha vypracovaná ručne, ceruzkou označíme:
Takmer všetko je pripravené, hrozný stupeň sa zmenil na pekný list:
Zároveň sa na indikátor presunie samotná ikona limitu:
Príklad 7
Nájdite hranicu
Pozor! Tento typ limitov je veľmi bežný, prosím, veľmi pozorne si preštudujte tento príklad.
Vo výraze pod limitným znakom sa snažíme dosadiť nekonečne veľké číslo:
Výsledkom je neistota. Ale druhý pozoruhodný limit platí pre neurčitosť formy. Čo robiť? Musíte previesť základ stupňa. Hádame sa takto: v menovateli máme , čo znamená, že sa musíme zorganizovať aj v čitateli.