极限练习题
基础概念练习
练习 1
求极限 x→0limxsin3x。
参考答案 (2 个标签)
重要极限 函数极限
解题思路:利用重要极限 x→0limxsinx=1。
xsin3x=3⋅3xsin3x,当 x→0 时,3xsin3x→1。
答案:极限值为 3。
练习 2
判断数列 xn=n1 是否为无穷小数列。
参考答案 (2 个标签)
数列极限 无穷小
解题思路:无穷小数列的定义是 n→∞limxn=0。
n→∞limn1=0。
答案:是无穷小数列。
练习 3
利用等价无穷小求极限 x→0limx21−cosx。
参考答案 (1 个标签)
等价无穷小
解题思路:1−cosx∼2x2,所以极限 ≈x22x2=21。
答案:极限值为 21。
练习 4
计算极限 x→∞lim(1+x2)x。
参考答案 (1 个标签)
重要极限
解题思路:利用重要极限 x→∞lim(1+xa)x=ea。
这里 a=2,所以极限为 e2。
答案:极限值为 e2。
练习 5
判断函数 f(x)=x1 在 x→0+ 时的极限,并说明其无穷大或无穷小的性质。
参考答案 (2 个标签)
无穷大 无穷小
解题思路:当 x→0+ 时,f(x)=x1→+∞,是无穷大量。
答案:极限不存在(趋于 +∞),是无穷大量。
运算法则练习
练习 6
计算极限 limx→2x−2x2−4。
参考答案 (1 个标签)
极限运算法则
解题思路: 先化简,再求极限。
详细步骤:
x−2x2−4=x−2(x−2)(x+2)=x+2(当 x=2 时)
limx→2x−2x2−4=limx→2(x+2)=4
答案:极限值为 4。
练习 7
计算极限 limx→0xsinx+x。
参考答案 (1 个标签)
极限运算法则
解题思路: 利用极限的加法法则和重要极限。
详细步骤:
limx→0xsinx+x=limx→0(xsinx+xx)
=limx→0xsinx+limx→01
=1+1=2
答案:极限值为 2。
练习 8
计算极限 limx→∞x2+2xx2+3x+1。
参考答案 (1 个标签)
极限运算法则
解题思路: 分子分母同除以最高次项。
详细步骤:
x2+2xx2+3x+1=1+x21+x3+x21
limx→∞x2+2xx2+3x+1=limx→∞1+x21+x3+x21
=1+01+0+0=1
答案:极限值为 1。
无穷小比较练习
练习 9
判断当 x→0 时,x3 与 x2 的关系。
参考答案 (1 个标签)
无穷小比较
解题思路: 计算 limx→0x2x3 来判断关系。
详细步骤:
limx→0x2x3=limx→0x=0
由于极限为 0,所以 x3 是 x2 的高阶无穷小。
答案:x3 是 x2 的高阶无穷小。
练习 10
利用等价无穷小求极限 limx→0x3tanx−sinx。
参考答案 (1 个标签)
等价无穷小
解题思路: 利用等价无穷小代换简化计算。
详细步骤:
当 x→0 时,tanx∼x,sinx∼x
但是 tanx−sinx 不能直接代换,需要进一步处理
tanx−sinx=cosxsinx−sinx=sinx(cosx1−1)=sinx⋅cosx1−cosx
当 x→0 时,sinx∼x,1−cosx∼2x2,cosx→1
所以 tanx−sinx∼x⋅2x2=2x3
因此 limx→0x3tanx−sinx=limx→0x32x3=21
答案:极限值为 21。
极限存在准则练习
练习 11
利用夹逼准则求极限 limx→0x2sinx1。
参考答案 (1 个标签)
夹逼准则
解题思路: 利用 sin 函数的有界性构造夹逼不等式。
详细步骤:
由于 −1≤sinx1≤1,所以 −x2≤x2sinx1≤x2
limx→0(−x2)=limx→0x2=0
由夹逼准则,limx→0x2sinx1=0
答案:极限值为 0。
练习 12
证明数列 xn=n2+nn2+1 收敛并求其极限。
参考答案 (1 个标签)
数列极限
解题思路: 先证明数列单调递减且有下界,然后求极限。
详细步骤:
证明单调递减: xn+1−xn=(n+1)2+(n+1)(n+1)2+1−n2+nn2+1<0
证明有下界: xn=n2+nn2+1=1−n2+nn−1>0
由单调有界准则,数列收敛
求极限: limn→∞n2+nn2+1=limn→∞1+n11+n21=1
答案:数列收敛,极限为 1。
重要极限练习
练习 13
求极限 limx→0xsin5x。
参考答案 (1 个标签)
重要极限
解题思路: 利用第一个重要极限的推广形式。
详细步骤:
limx→0xsin5x=limx→05⋅5xsin5x
=5⋅limx→05xsin5x=5⋅1=5
答案:极限值为 5。
练习 14
求极限 limx→∞(1+x3)x。
参考答案 (1 个标签)
重要极限
解题思路: 利用第二个重要极限的推广形式。
详细步骤:
- limx→∞(1+x3)x=e3
答案:极限值为 e3。
练习 15
求极限 limx→0sinxex−1。
参考答案 (1 个标签)
等价无穷小
解题思路: 利用等价无穷小代换。
详细步骤:
当 x→0 时,ex−1∼x,sinx∼x
limx→0sinxex−1=limx→0xx=1
答案:极限值为 1。
综合练习
练习 16
判断函数 f(x)=x−1x2−1 在 x=1 处的极限是否存在。
参考答案 (3 个标签)
函数极限 左极限 右极限
解题思路: 需要分别计算左极限和右极限,看它们是否相等。
详细步骤:
计算右极限:limx→1+x−1x2−1=limx→1+x−1(x−1)(x+1)=limx→1+(x+1)=2
计算左极限:limx→1−x−1x2−1=limx→1−x−1(x−1)(x+1)=limx→1−(x+1)=2
由于左极限等于右极限,所以极限存在。
答案:极限存在,值为 2。
练习 17
证明数列 xn=n+1n 的极限为 1。
参考答案 (1 个标签)
数列极限
解题思路: 使用极限的定义,证明对于任意 ε>0,存在 N 使得当 n>N 时,∣xn−1∣<ε。
详细步骤:
∣xn−1∣=n+1n−1=n+1n−(n+1)=n+11
要使 n+11<ε,需要 n+1>ε1,即 n>ε1−1
取 N=⌊ε1−1⌋+1,则当 n>N 时,∣xn−1∣<ε
答案:数列极限为 1。
练习 18
判断函数 f(x)=x1 在 x=0 处的极限是否存在。
参考答案 (3 个标签)
函数极限 左极限 右极限
解题思路: 分别计算左极限和右极限,看它们是否相等。
详细步骤:
右极限:limx→0+x1=+∞
左极限:limx→0−x1=−∞
由于左极限不等于右极限,所以极限不存在。
答案:极限不存在。
总结
本文出现的符号
| 符号 | 类型 | 读音/说明 | 在本文中的含义 |
|---|
| lim | 数学符号 | 极限 | 表示函数或数列的极限 |
| → | 数学符号 | 趋向于 | 表示变量趋向于某个值 |
| ∞ | 数学符号 | 无穷大 | 表示无穷大 |
| e | 数学符号 | 自然对数的底 | 数学常数,约等于2.718 |
| sinx | 数学符号 | 正弦函数 | 三角函数之一 |
| cosx | 数学符号 | 余弦函数 | 三角函数之一 |
| tanx | 数学符号 | 正切函数 | 三角函数之一 |
| n | 数学符号 | 正整数 | 表示数列的项数 |
中英对照
| 中文术语 | 英文术语 | 音标 | 说明 |
|---|
| 极限 | limit | /ˈlɪmɪt/ | 函数或数列在某个点或无穷远处的极限值 |
| 函数极限 | limit of a function | /ˈlɪmɪt əv ə ˈfʌŋkʃən/ | 函数在某点的极限 |
| 数列极限 | limit of a sequence | /ˈlɪmɪt əv ə ˈsiːkwəns/ | 数列在无穷远处的极限 |
| 重要极限 | important limits | /ɪmˈpɔːrtənt ˈlɪmɪts/ | 常用的极限公式和结论 |
| 等价无穷小 | equivalent infinitesimal | /ɪˈkwɪvələnt ˌɪnfɪnɪˈtesɪml/ | 具有相同阶数的无穷小量 |
| 无穷小 | infinitesimal | /ˌɪnfɪnɪˈtesɪml/ | 极限为零的量 |
| 无穷大 | infinity | /ɪnˈfɪnəti/ | 绝对值无限增大的量 |
| 极限运算法则 | limit operation rules | /ˈlɪmɪt ˌɒpəˈreɪʃən ruːlz/ | 计算极限的基本规则 |
| 无穷小比较 | comparison of infinitesimals | /kəmˈpærɪsn əv ˌɪnfɪnɪˈtesɪmlz/ | 比较无穷小量阶数的方法 |
| 夹逼准则 | squeeze theorem | /skwiːz ˈθɪərəm/ | 通过不等式求极限的方法 |
1函数是高等数学的核心概念,本系列文档系统介绍函数的基本概念、性质和应用。
前往课程 2数列是高等数学的基石,本系列文档系统介绍数列的基本概念、性质、极限理论及其应用。
前往课程 3极限是微积分的基础,也是高等数学中最重要的概念之一。
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高等数学之连续
连续性知识点的完整学习指南,包含基本概念、间断点分类、初等函数连续性等。
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探讨无穷级数的收敛性判别及其求和问题,学习幂级数展开和应用。
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