2013考研数学:无穷小的阶与应用
考研数学
时间: 2019-03-09 10:52:46
作者: 匿名
微积分还有一个名称,叫“无穷小分析”。
两个无穷小的商求极限,既是典型的未定式计算,又有深刻的理论意义。即“无穷小的比较”。
如果商的极限为1,则分子分母为等价无穷小。极限为0 ,分子是较分母高阶的无穷小。极限为其它实数,分子分母为同阶无穷小。
为了考试,要尽可能记住一些常用的等价无穷小。
利用 Δy ~ d y (数学一,二用泰勒公式)生成等价无穷小 ——
当 f ′(x0)≠ 0 时 ,Δy ~ d y ,在原点计算Δy和d y ,得到常用的4个等价无穷小
sin x ~ x ; ln(1+x)~ x ;e xp(x)-1 ~ x ;√(1+ x)-1 ~ x ∕ 2
最好再记住 1-cos x ~ x ² ∕ 2 (e xp(x)记以e为底的指数函数)
等价无穷小的复合拓展 ——
x→0 时,α (x)是无穷小,则 sin α (x) ~α (x) ; ln(1+α (x))~ α (x) ,……
标准阶无穷小与无穷小的阶 ——
高等微积分中,把 x→0(或0+)时,幂函数 y = (x的µ次方) 称为µ 阶无穷小。与它同阶的无穷小,都是µ阶无穷小。于是,常用的1阶无穷小有,
x , sin x , tg x , arcsin x , arctg x , e xp(x)-1
常用的2 阶无穷小有 1- cos x
等价无穷小的差为高阶无穷小 ——
值得记一记的有(常见的三阶无穷小) x − sin x ~ x ³ / 6
x − lnx(1+ x)~ x² / 2 , exp(x)-(1 + x) ~ x²/2! ,……
不同阶的有限个无穷小的线性组合是无穷小。(“多项式型无穷小”。)它与其中最低阶的那个无穷小同阶。
比如 y = ln(1+x)+ 1-cos x 是1 阶无穷小
再复杂一点, 5x − sin x - cos x + 1 = 4x + (1- cos x )+ (x − sin x ),是1阶无穷小
由于“等价无穷小的差”也可以说成是“无穷小的和”,或“无穷小的线性组合”,所以,“无穷小的和”,或“无穷小的线性组合”,其阶数都是未定式。
无穷小的积是高阶无穷小。
无穷小(在区间背景下)也是有界变量。所以,“无穷小与有界变量的积”是无穷小,但阶数是未定式。
比如, x→0 时, x² + 3x 与 x 同为1阶。实际上,x ² + 3x = x(x+3),后因子极限非0
但 x sin(1/x)的阶数不能确定。
在阶的意识下对0 / 0型未定式作结构分析与调整 ——
例1 x→∞, 求 lim x sin(2x/(x²+1))
分析 x→∞ 时,2x/(x²+1)是无穷小,sin(2x /(x²+1))~(2x /(x²+1),可替换。
两个无穷小的商求极限,既是典型的未定式计算,又有深刻的理论意义。即“无穷小的比较”。
如果商的极限为1,则分子分母为等价无穷小。极限为0 ,分子是较分母高阶的无穷小。极限为其它实数,分子分母为同阶无穷小。
为了考试,要尽可能记住一些常用的等价无穷小。
利用 Δy ~ d y (数学一,二用泰勒公式)生成等价无穷小 ——
当 f ′(x0)≠ 0 时 ,Δy ~ d y ,在原点计算Δy和d y ,得到常用的4个等价无穷小
sin x ~ x ; ln(1+x)~ x ;e xp(x)-1 ~ x ;√(1+ x)-1 ~ x ∕ 2
最好再记住 1-cos x ~ x ² ∕ 2 (e xp(x)记以e为底的指数函数)
等价无穷小的复合拓展 ——
x→0 时,α (x)是无穷小,则 sin α (x) ~α (x) ; ln(1+α (x))~ α (x) ,……
标准阶无穷小与无穷小的阶 ——
高等微积分中,把 x→0(或0+)时,幂函数 y = (x的µ次方) 称为µ 阶无穷小。与它同阶的无穷小,都是µ阶无穷小。于是,常用的1阶无穷小有,
x , sin x , tg x , arcsin x , arctg x , e xp(x)-1
常用的2 阶无穷小有 1- cos x
等价无穷小的差为高阶无穷小 ——
值得记一记的有(常见的三阶无穷小) x − sin x ~ x ³ / 6
x − lnx(1+ x)~ x² / 2 , exp(x)-(1 + x) ~ x²/2! ,……
不同阶的有限个无穷小的线性组合是无穷小。(“多项式型无穷小”。)它与其中最低阶的那个无穷小同阶。
比如 y = ln(1+x)+ 1-cos x 是1 阶无穷小
再复杂一点, 5x − sin x - cos x + 1 = 4x + (1- cos x )+ (x − sin x ),是1阶无穷小
由于“等价无穷小的差”也可以说成是“无穷小的和”,或“无穷小的线性组合”,所以,“无穷小的和”,或“无穷小的线性组合”,其阶数都是未定式。
无穷小的积是高阶无穷小。
无穷小(在区间背景下)也是有界变量。所以,“无穷小与有界变量的积”是无穷小,但阶数是未定式。
比如, x→0 时, x² + 3x 与 x 同为1阶。实际上,x ² + 3x = x(x+3),后因子极限非0
但 x sin(1/x)的阶数不能确定。
在阶的意识下对0 / 0型未定式作结构分析与调整 ——
例1 x→∞, 求 lim x sin(2x/(x²+1))
分析 x→∞ 时,2x/(x²+1)是无穷小,sin(2x /(x²+1))~(2x /(x²+1),可替换。
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