Замечательные пределы
Термин "замечательный предел" широко используется в учебниках и методических пособиях для обозначения важных тождеств, которые помогают существенно упростить работу по нахождению пределов.
Но чтобы суметь привести свой предел к замечательному, нужно к нему хорошенько приглядеться, ведь они встречаются не в прямом виде, а часто в виде следствий, снабженные дополнительными слагаемыми и множителями. Впрочем, сначала теория, потом примеры, и все у вас получится!
Другие решенные примеры с пределами
Первый замечательный предел
Первый замечательный предел записывается так (неопределенность вида 0/0):
limx→0sinxx=1.Следствия из первого замечательного предела
limx→0xsinx=1. limx→0sin(ax)sin(bx)=ab. limx→0tanxx=1. limx→0arcsinxx=1. limx→0arctanxx=1. limx→01−cosxx2/2=1.Примеры решений: 1 замечательный предел
Пример 1. Вычислить предел limx→0sin3x8x.
Решение. Первый шаг всегда одинаковый - подставляем предельное значение x=0 в функцию и получаем:
[sin00]=[00].Получили неопределенность вида [00], которую следует раскрыть. Если посмотреть внимательно, исходный предел очень похож на первый замечательный, но не совпадает с ним. Наша задача - довести до похожести. Преобразуем так - смотрим на выражение под синусом, делаем такое же в знаменателе (условно говоря, умножили и поделили на 3x), дальше сокращаем и упрощаем:
limx→0sin3x8x=limx→0sin3x3x3x8x=limx→0sin(3x)3x38=38.Выше как раз и получился первый замечательный предел: limx→0sin(3x)3x=limy→0sin(y)y=1, сделали условную замену y=3x. Ответ: 3/8.
Пример 2. Вычислить предел limx→01−cos3xtan2x⋅sin4x.
Решение. Подставляем предельное значение x=0 в функцию и получаем:
[1−cos0tan0⋅sin0]=[1−10⋅0]=[00].Получили неопределенность вида [00]. Преобразуем предел, используя в упрощении первый замечательный предел (три раза!):
limx→01−cos3xtan2x⋅sin4x=limx→02sin2(3x/2)sin2x⋅sin4x⋅cos2x= =2limx→0sin2(3x/2)(3x/2)2⋅2xsin2x⋅4xsin4x⋅(3x/2)22x⋅4x⋅cos2x= =2limx→01⋅1⋅1⋅(9/4)x28x2⋅cos2x=2⋅932limx→0cos2x=916.Ответ: 9/16.
Пример 3. Найти предел limx→0sin(2x3+3x)5x−x5.
Решение. А что если под тригонометрической функцией сложное выражение? Не беда, и тут действуем аналогично. Сначала проверим тип неопределенности, подставляем x=0 в функцию и получаем:
[sin(0+0)0−0]=[00].Получили неопределенность вида [00]. Умножим и поделим на 2x3+3x:
limx→0sin(2x3+3x)5x−x5=limx→0sin(2x3+3x)(2x3+3x)⋅2x3+3x5x−x5=limx→01⋅2x3+3x5x−x5=[00]=Снова получили неопределенность, но в этом случае это просто дробь. Сократим на x числитель и знаменатель:
=limx→02x2+35−x4=[0+35−0]=35.Ответ: 3/5.
Второй замечательный предел
Второй замечательный предел записывается так (неопределенность вида 1∞):
limx→∞(1+1x)x=e,илиlimx→0(1+x)1/x=e.Следствия второго замечательного предела
limx→∞(1+ax)bx=eab. limx→0ln(1+x)x=1. limx→0ex−1x=1. limx→0ax−1xlna=1,a>0,a≠1. limx→0(1+x)a−1ax=1.Примеры решений: 2 замечательный предел
Пример 4. Найти предел limx→∞(1−23x)x+3.
Решение. Проверим тип неопределенности, подставляем x=∞ в функцию и получаем:
[(1−2∞)∞]=[1∞].Получили неопределенность вида [1∞]. Предел можно свести к второму замечательному. Преобразуем:
limx→∞(1−23x)x+3=limx→∞(1+1(−3x/2))−3x/2−3x/2(x+3)= =limx→∞((1+1(−3x/2))(−3x/2))x+3−3x/2=Выражение в скобках фактически и есть второй замечательный предел limt→∞(1+1t)t=e, только t=−3x/2, поэтому
=limx→∞(e)x+3−3x/2=limx→∞e1+3/x−3/2=e−2/3.Ответ: e−2/3.
Пример 5. Найти предел limx→∞(x3+2x2+1x3+x−7)x.
Решение. Подставляем x=∞ в функцию и получаем неопределенность вида [∞∞]. А нам нужно [1∞]. Поэтому начнем с преобразования выражения в скобках:
limx→∞(x3+2x2+1x3+x−7)x=limx→∞(x3+(x−7)−(x−7)+2x2+1x3+x−7)x=limx→∞((x3+x−7)+(−x+7+2x2+1)x3+x−7)x= =limx→∞(1+2x2−x+8x3+x−7)x=limx→∞((1+2x2−x+8x3+x−7)x3+x−72x2−x+8)x2x2−x+8x3+x−7=Выражение в скобках фактически и есть второй замечательный предел limt→∞(1+1t)t=e, только t=x3+x−72x2−x+8→∞, поэтому
=limx→∞(e)x2x2−x+8x3+x−7=limx→∞e2x2−x+8x2+1−7/x=limx→∞e2−1/x+8/x21+1/x2−7/x3=e2.Ответ: e2.