2-极限, 连续, 导数

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2-极限, 连续, 导数

极限#

感觉数学难度比算法难度比较显得太简单了,相当套路,内容也少

复合时要求不能内函数不能直接等于值,否则复合函数没有趋近过程结果不成立

等价无穷小#

等价无穷小要求作分母的那个函数在充分靠近极限点时不能反复取 0

带有求和的极限#

裂项#

三角裂项#

sin(βα)cosβcosα=tanβtanα\frac{sin(\beta - \alpha)}{cos\beta cos\alpha} = tan\beta - tan\alpha

故有

1cosαcosβ=tanβtanαsin(βα)\frac{1}{cos\alpha cos\beta} = \frac{tan\beta - tan\alpha}{sin(\beta - \alpha)}

若是tanβtanα=常数Ctan\beta - tan\alpha = 常数C, αk=f(k1),βk=f(k)\alpha_{k} = f(k - 1), \beta_k = f(k)则可以进行裂项

变形#

sin(β+α)cos2βcos2α=tanβ+tanαcosβcosα=tan2βtan2αsin(βα)\frac{\sin(\beta + \alpha)}{cos^2\beta cos^2\alpha} = \frac{tan\beta + tan\alpha}{cos\beta cos\alpha} = \frac{tan^2\beta - tan^2\alpha}{sin(\beta - \alpha)}

定积分#

转化为了定积分

limn1nk=1nf(kn)=01f(x)dx\lim_{n\rightarrow\infty} \frac{1}{n} \sum_{k = 1}^{n}{f(\frac{k}{n})} = \int_{0}^{1}{f(x)dx}

无穷级数#

转化为了无穷级数

不带有求和的极限#

一般只需要用以下三个即可进行秒杀,十分简单

洛必达#

泰勒公式#

泰勒公式可暴力求出不带有求和的任何极限,极其适配于函数之差0/0型,可用于指数复合,只需分离常系数,即可将项继续展开

等价无穷小#

导数#

性质#

反例

f(x)={x2sin1x,x00,x=0f(x)= \begin{cases} x^2 \sin\frac{1}{x}, & x \ne 0 \\ 0, & x = 0 \end{cases}
  1. 原函数处处可导,其导函数不一定连续,导函数不可能有第一类间断点

  2. 若原函数连续,并U˚(x0) s.t.xU˚(x0)f(x)\exists \mathring{U}(x_0) \space s.t. \forall x \in \mathring{U}(x_0)有\exists f'(x),则假如导函数极限收敛,那么导数存在且数值等于导函数极限,导函数是没有第一类间断点的,所以左右极限只可能都收敛于同一个值;假如导函数极限发散,则导数可能存在也可能不存在。总体来说导函数的极限和导数的关系类似于洛必达,收敛必定是,发散不一定。 以导函数右极限=右导数为例

    limξx0+f(ξ) 收敛,[x0,x] 连续,(x0,x) 可导ξ(x0,x) s.t.f(ξ)=f(x)f(x0)xx0xx0+ 时,有 ξx0+(总存在 θ(x) s.t.ξ(x)=x0+θ(x)xx0,0<θ(x)<1),故有limxx0+f(x)f(x0)xx0=limxx0+f(ξ)=limξx0+f(ξ) 收敛limξx0+f(ξ)\begin{aligned} \lim_{\xi\rightarrow x_0^+}{f'(\xi)}\text{ 收敛,}[x_0,x]\text{ 连续,}(x_0, x)\text{ 可导} \Rightarrow \exists \xi \in (x_0, x) \space s.t. f'(\xi) = \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} \\ x \rightarrow x_0^+\text{ 时,有 }\xi \rightarrow x_0^+ \text{(总存在 }\theta(x) \space s.t. \xi(x) = x_0 + \theta(x)\cdot|x - x_0|, 0 < \theta(x) < 1\text{),故有} \\ \lim_{x\rightarrow x_0^+}{\frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0}} = \lim_{x\rightarrow x_0^+}{f'(\xi)} \overset{\lim_{\xi\rightarrow x_0^+}{f'(\xi)}\text{ 收敛}}{=} \lim_{\xi\rightarrow x_0^+}{f'(\xi)} \qquad\square \\ \end{aligned} 假如 limξx0+f(ξ) 发散,则右导数可能存在也可能不存在,可由经典函数 xαsin1xβ 进行反例构造 \text{假如 }\lim_{\xi\rightarrow x_0^+}{f'(\xi)}\text{ 发散,则右导数可能存在也可能不存在,可由经典函数 }x^{\alpha}sin{\frac{1}{x^{\beta}}}\text{ 进行反例构造 }
Important

注意:第一类间断点要求函数在该点有定义,因此对于一般函数而言,“左右极限存在但函数未定义”并不属于第一类间断。但导函数还满足达布性质,因此这种情形实际上也不会发生:若导函数左右极限都存在,则必相等,从而导数存在。

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2-极限, 连续, 导数
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作者
SKACO2
发布于
2026-04-13
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