高等數(shù)學(xué)備課資料：第一章 函數(shù)、極限與連續(xù) 07 第七節(jié) 極限存在準則 兩個重要極限

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1、 第七節(jié) 極限存在準則 兩個重要極限 分布圖示 ★ 夾逼準則 ★ 例1 ★ 例2 ★ 例3 ★ 例4 ★ 例5 ★ 例6 ★ 例7 ★ 例8 ★ 例9 ★ 例10 ★ 單調(diào)有界準則 ★ 例11 ★ 例12 ★ ★ 例13 ★ 例14 ★ 例15 ★ 例16 ★ 例17 ★ 例18 ★ 例19 ★ 例20 ★ ★ 例21-22 ★ 例23 ★ 例24 ★ 例25 ★ 例26 ★ 例27 ★ 柯西極限存在準則 ★ 內(nèi)容

2、小結(jié) ★ 課堂練習(xí) ★ 習(xí)題 1- 7 ★ 返回 內(nèi)容要點 一、夾逼準則：如果數(shù)列及滿足下列條件: （1）; （2） 那末數(shù)列的極限存在, 且 注：利用夾逼準則求極限，關(guān)鍵是構(gòu)造出與, 并且與的極限相同且容易求. 二、單調(diào)有界準則：單調(diào)有界數(shù)列必有極限. 三、兩個重要極限： 1. ； 2．. 四、柯西（Cauchy）極限存在準則 例題選講 夾逼準則的應(yīng)用 例1 (E01) 求 解 又 由夾逼定理得 例2 求 解 由易見對任意自然數(shù)有

3、故 而所以 例3 求 解 設(shè)顯然， 又由夾逼準則知 即 例4 求 解 設(shè)則 于是從而 又因故得 例5 求 解 其中因此而所以 例6 (E02) 求 解 由易見又 所以 例7 (E03) 求 解 令則 因此 , 由于所以故 例8 求證 解 (1) 當(dāng)時, 故 (2) 當(dāng)時,設(shè)顯然當(dāng)時,由例3知所以 (3) 當(dāng)時，總存在一個正數(shù)使得由(2)知所以 綜合上述證明可知 例9 求極限 解 當(dāng)時, ，因此，當(dāng)時, 由夾逼定理可得當(dāng)時，有 由夾逼定理可得

4、從而 例10 (E04) 求極限. 解 因為,故由準則,得 , 即 例11 (E05) 設(shè)有數(shù)列 求. 解 顯然是單調(diào)遞增的.下面利用數(shù)學(xué)歸納法證明有界. 因為假定則 所以是有界的.從而存在. 由遞推關(guān)系得故即 解得(舍去). 所以 例12 設(shè) 為常數(shù), 數(shù)列由下列定義: 其中為大于零的常數(shù), 求 解 先證明數(shù)列的極限的存在性. 由即 由知因此即有下界. 又故數(shù)列單調(diào)遞減，由極限存在準則知存在. 不妨設(shè)對式子兩邊取極限得: 解之得即 例13 (E06) 求 . 解 例14 求 解

5、 例15 (E07) 求 解 原式 例16 (E08) 計算 解 例17 下列運算過程是否正確： . 解 這種運算是錯誤的.當(dāng)時,本題所以不能應(yīng)用上述方法進行計算.正確的作法如下： 令則當(dāng)時, 于是 例18 計算 解 例19 計算 解 例20 求 . 解 例21 (E09) 求 . 解 例22 (E10) 求 解 例23 求 解 例24 (E11) 求 解 例25 求 解 例26 計算

6、 解 例27 求極限 解 令則當(dāng)時,又 故 課堂練習(xí) 1. 求極限 2. 求極限 柯西（Augustin Louis Cauchy，1789~1857）——業(yè)績永存的數(shù)學(xué)大師 19世紀初期，微積分已發(fā)展成一個龐大的分支，內(nèi)容豐富，應(yīng)用非常廣泛，與此同時，它的薄弱之處也越來越暴露出來，微積分的理論基礎(chǔ)并不嚴格。為解決新問題并澄清微積分概念，數(shù)學(xué)家們展開了數(shù)學(xué)分析嚴謹化的工作，在分析基礎(chǔ)的奠基工作中，做出卓越貢獻的要推偉大的數(shù)學(xué)定柯西。 柯西1789年8月21日出生于巴黎。父親是一位精通古典文學(xué)的律師，與當(dāng)時法國的大數(shù)學(xué)家拉格朗日，拉普拉斯交往密切。

7、柯西少年時代的數(shù)學(xué)才華頗受這兩位數(shù)學(xué)家的贊賞，并預(yù)言柯西日后必成大器。拉格朗日向其父建議“趕快給柯西一種堅實的文學(xué)教育”，以便他的愛好不致反他引入岐途。父親加強了對柯西的文學(xué)教養(yǎng)，使他在詩歌方面也表現(xiàn)出很高的才華。 1807年至1810年柯西在工學(xué)院學(xué)習(xí)。曾當(dāng)過交通道路工程師。由于身欠佳，接受拉格朗日和拉普拉斯的勸告，放棄工程師而致力于純數(shù)學(xué)的研究，柯西在數(shù)學(xué)上的最大貢獻是在微積分中引進了極限概念，并以極限為基礎(chǔ)建立了邏輯清晰的分析體系。這是微積分發(fā)展史上的青華，也柯西對付類科學(xué)發(fā)展所作的巨大貢獻。 1821年柯西提出極限定義的方法，把極限過程用不等式來刻劃，后經(jīng)維爾斯特拉斯改進，成為現(xiàn)在

8、所說的柯西極限定義或叫定義。當(dāng)今所有微積分的教科書都還（至少是在本質(zhì)上）沿用著棲西等人關(guān)于極限、連續(xù)、導(dǎo)數(shù)、收斂等概念的定義。他對微積分的解釋被后人普遍采用?？挛鲗Χǚ肿髁俗钕到y(tǒng)的開創(chuàng)性工作。他把定積分定義為和的“極限”。在定積分運算之前，強調(diào)必須確立積分的存在性。他利用中值定理首先嚴格證明了微積分基本定理。通過柯西以及后來維爾斯特拉斯的艱苦工作，使數(shù)學(xué)分析的基本概念得到嚴格的論述。從而結(jié)束微積分二百年來思想上的混亂局面，把微積分及其推廣從對幾何概念，運動和直覺了解的完全依賴中解放出來，并使微積分發(fā)展成現(xiàn)代數(shù)學(xué)最基礎(chǔ)最龐大的數(shù)學(xué)學(xué)科。 數(shù)學(xué)分析嚴謹化的工作一開始就產(chǎn)生了很大的影響。在一次學(xué)術(shù)

9、會議上柯西提出了級數(shù)收斂性理論。會后，拉普拉斯急忙趕回家中，根據(jù)棲西的嚴謹判別法，逐一檢查其巨著《天體力學(xué)》中所用到的級數(shù)是否都收斂。 棲西在其它方面的研究成果也很豐富。復(fù)變函數(shù)的微積分理論就是由他創(chuàng)立的。在代數(shù)方面、理論物理、光學(xué)、彈性理論方面，也有突出貢獻?？挛鞯臄?shù)學(xué)成就不僅輝煌，而且數(shù)量驚人?？挛魅?7卷，其論著有800多篇。在數(shù)學(xué)史上是僅次于歐拉的多產(chǎn)數(shù)學(xué)家。他的光輝名字與許多定理、準則一起銘記在當(dāng)今許多教材中。 作為一位學(xué)者，他是思路敏捷，功績卓著。但他常忽視青年人的創(chuàng)造。例如，由于柯西“失落”了才華出眾的年輕數(shù)學(xué)家阿貝爾與伽羅華的開創(chuàng)性的論文手稿，造成群論晚問世約半個世記。1857年5月23日柯西在巴黎病逝。他臨終的一名名言“人總是要死的，但是，他們的業(yè)績永存”長久地叩擊著一代又一代學(xué)子的心扉。