24考研數(shù)學(xué) 睡前系列【基礎(chǔ)篇】第21題|利用導(dǎo)數(shù)定義求極限

- 求極限→定型四化定法→1的∞型:冪指轉(zhuǎn)換 + ln1~f(x)-1
- 已知導(dǎo)數(shù)求極限→湊導(dǎo)數(shù)定義(3種定義寫出來(lái)看那個(gè)更適應(yīng))

注意:依據(jù)導(dǎo)數(shù)定義→要保證1/n趨向0
- 可導(dǎo)→導(dǎo)數(shù)=左導(dǎo)=右導(dǎo)

- 然后直接寫f(a)導(dǎo)代入結(jié)果

- 鄰域vs去心鄰域
鄰域:這個(gè)點(diǎn)及其附近
去心鄰域:不包括那個(gè)點(diǎn)
兩者不同點(diǎn):可以簡(jiǎn)單理解成鄰域與去心鄰域對(duì)函數(shù)連續(xù)的要求條件不同。鄰域比去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)性的要求更強(qiáng)。


鄰域是一個(gè)特殊的區(qū)間,以點(diǎn)a為中心點(diǎn)任何開區(qū)間稱為點(diǎn)a的鄰域,記作U(a)。點(diǎn)a的δ鄰域:設(shè)δ是一個(gè)正數(shù),則開區(qū)間(a-δ,a+δ)稱為點(diǎn)a的δ鄰域,點(diǎn)a稱為這個(gè)鄰域的中心,δ稱為這個(gè)鄰域的半徑。
a的δ鄰域去掉中心a后,稱為點(diǎn)a的去心δ鄰域,有時(shí)把開區(qū)間(a-δ,a)稱為a的左δ鄰域,把開區(qū)間(a,a+δ)稱為a的右δ鄰域。
一、為什么函數(shù)極限的定義要求鄰域去心
我們?cè)诿枋鰔→x0這個(gè)趨近的過(guò)程時(shí),描述的就是 x→x0表示的就是由x向x0無(wú)限接近的過(guò)程,但這個(gè)過(guò)程中我們有x≠x0。
為了體現(xiàn)了x→x0但不相等的這個(gè)過(guò)程,我們將函數(shù)極限的定義取作去心鄰域,讓x無(wú)法取得x0的值。
如此一來(lái),函數(shù)極限的定義就變得更為廣泛,即使f(x)在x0處沒(méi)有意義也可以求極限。也就是說(shuō),函數(shù)在x0處的極限只和函數(shù)在該點(diǎn)附近有關(guān),與函數(shù)在該點(diǎn)是否有定義可以沒(méi)有關(guān)系。
由此,我們建立了函數(shù)極限的定義,于此衍生出來(lái)的局部有界性、局部保序性、夾逼定理也自然都是在去心鄰域內(nèi)建立的了。
二、為什么函數(shù)連續(xù)的定義不要求鄰域去心
在上面的分析中我們知道,函數(shù)在x0處的極限只和函數(shù)在該點(diǎn)附近有關(guān),與函數(shù)在該點(diǎn)是否有定義可以沒(méi)有關(guān)系。
因此,在一段函數(shù)圖像上,點(diǎn)x處的鄰域就可以被拆分成點(diǎn)x與點(diǎn)x的去心鄰域兩個(gè)部分。于是我們很自然地就得到了,要使得一段函數(shù)圖像連續(xù),那么點(diǎn)x處就必須與它對(duì)應(yīng)的去心鄰域結(jié)合成一個(gè)整體。
上面的分析中,我們知道去心鄰域?qū)?yīng)的就是點(diǎn)x處的極限值,而點(diǎn)x處對(duì)應(yīng)的就是函數(shù)值,如此一來(lái),要將他們聯(lián)系成一個(gè)整體,只需要讓函數(shù)值等于極限值即可。
由此,我們建立了函數(shù)連續(xù)的定義,自然就可以使用連成一個(gè)整體的【鄰域】了,以此類推,可導(dǎo)概念的建立也自然就是使用【鄰域】了。
三、為什么歸結(jié)原則要求鄰域去心

歸結(jié)原則的定義中提到了去心鄰域,假如我們不去心會(huì)怎樣呢?
首先,我們?cè)谏厦娴姆治鲋兄?,極限值等于函數(shù)值是【函數(shù)連續(xù)】的定義。也就是說(shuō),對(duì)于較一般的函數(shù)來(lái)說(shuō),極限值并不一定等于函數(shù)值。在上述定義中就有可能出現(xiàn),a點(diǎn)為間斷點(diǎn)的情況。
其次,收斂于a的數(shù)列有可能可以取到a,也有可能永遠(yuǎn)取不到a。
結(jié)合以上兩點(diǎn)舉個(gè)例子,數(shù)列an=1/n和數(shù)列bn=0都是收斂于0的數(shù)列,若f(x)是一個(gè)在x=0處間斷(函數(shù)值跳躍/無(wú)定義)的函數(shù),那么我們可以得到,當(dāng)n趨于無(wú)窮時(shí)f(an)不一定等于f(bn)。
在這里我們發(fā)現(xiàn)了鄰域與去心鄰域的不同,我們可以簡(jiǎn)單理解成鄰域與去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)的要求條件不同。鄰域比去心鄰域?qū)瘮?shù)連續(xù)性的要求更強(qiáng)。