《数学分析》课程教学资源（学习资料）极限理论习题课

第二章极限理论习题课 主要内容 一、数列极限 1理解数列极限的：-m定义：会用定义求证数列极限。基本方法是1°解不等式an- d0 6°设a0.m”=a,则ima2=a 7p设an>0,lim8a是=a,则:im Va=a. 8 lim va=1,lim vn=1,lim(1+)"=e 5.例子 例1设f)在(0，+x)上连续，且对任何自然数n,)在m,n+1上严格单调，若fm)/+)<0， ()证明：存在唯一的5m∈(m,n+1),使得f(5)=0.(②)求极限m nsin 证明(1)因为f(x)在n,n+1]上连续，且严格单调，又f()fm+1)<0.由零值定理知，存在唯一 的n∈(m,n+1),使f(5n)=0. 10.Stok(1842.190)奥地利数学家

· 1 · 1Ÿ 4ÅnÿSKë ÃáSN ò!Í4Å 1.n)Í4Åε−n0½¬:¨^½¬¶yÍ4Å"ƒê{¥1 ◦ )ÿ™|an− a| 4ÅßÍ4ÅܺÍ4ÅÉm'Xß­á4 Å" 4.OPò ­á(ÿ: 1 ◦ eÍan˜vlim a2k+1 = lim a2k = a,Klim an = a 2 ◦ elim an = a,Klim |an| = |a|,áÉÿ˝,elim |an| = 0,Klim an = 0. 3 ◦ 1. O.Stolz1 ˙™ (1)  lim an = lim bn = 0, Ö {bn} ÓÇ~, e lim an+1 − an bn+1 − bn = a (kŽ½“ð å), K lim an bn = a. (2)  {bn} ÓÇO, Ö lim bn = +∞, e lim an+1 − an bn+1 − bn = a(kŽ½“ðå). K lim an bn = a. 4 ◦ lim an = a½+∞, −∞,K:lim a1 + a2 + · · · + an n = a½+∞, −∞. 5 ◦ lim n 1 a1 + · · · + 1 an = a, Ÿ• an > 0. 6 ◦ an > 0, lim an = a,K:lim √n a1a2 · · · an = a. 7 ◦ an > 0, lim an+1 an = a,K:lim √n an = a. 8 ◦ lim √n a = 1, lim √n n = 1, lim (1 + 1 n ) n = e 5.~f ~1 f(x)3(0, +∞)˛ÎY,ÖÈ?¤g,Ín,f(x)3[n, n+1]˛ÓǸN,ef(n)f(n+1) < 0, (1)y²: 3çòξn ∈ (n, n + 1),¶f(ξn) = 0. (2)¶4Å limn→∞ n sin 2π ξn . y² (1) œèf(x)3[n, n + 1]˛ÎY,ÖÓǸN,qf(n)f(n + 1) < 0,d"ä½n,3çò ξn ∈ (n, n + 1),¶f(ξn) = 0. 1O.Stolz (1842-1905) c/|ÍÆ[.

2 解②因为m<<n+1得<<员所以=0君=1 i红~红所以m nsin=n经=2x 例2设0 解rn1=V-n≤ =5 +1-n=V3-En)n-(VEn)2 a云网=梁刘 所以可得数列{n}是递增的，由单调有界原理可知{xn}是收效的，设imxn=a,在xn+1=√3一xn)正n的 两边取极限，得a2=(3-)a中a= 刷3设,三 =60<a<b4=V,a1=证明与有 n+1=Vn≤"支业=h1 工n+i=Vrnm2 VEnEn=a.{rn}↑ h+1=n十hsn十=n{} 1≤xn≤n≤班{n}有上界6，{有下界a 由夹通定理{,小，{得极限存在.设im工=工，im%=y在递推公式两边取极限得 { ,→x=y 二、函数极 1.理解函数极限的定义：-6定义，-X定义，方法还是解不等式或放大再解不等式求6或X 2.掌捏函数极限的性质：局部有界性，不等式性，保号性，函数极限与数列极限之间的关系， 3掌握无穷小量与无穷大量：定义，无穷小量与无穷大量关系，无穷小（大）量级的此较，常用等 价无穷小量，函数与无穷小量之间的关系，吗)=1一f田=1+()其中吗o()=0 4.f(x)与f(x)极限之间关系： f回=1=一=川，但反之不真.但若有（训=0，则mf=0. 5.求极限的方法： 1°连续函数的极限值等于函数值。 2°四则运算（通分、分解因式，分子分母有理化）；复合函数的极限运算（变量代换）

· 2 · ) (2) œèn 0 §±åÍ{xn}¥4O,d¸Nk.nå{xn}¥¬Ò,lim xn = a,3xn+1 = p (3 − xn)xn ¸>4Å,a 2 = (3 − a)a =⇒ a = 3 2 . ~3 x1 = a, y1 = b, 0 4Å    x = √xy y = x + y 2 ⇒ x = y !ºÍ4Å 1.n)ºÍ4Ž¬: ε−佬ßε−X½¬ßê{Ñ¥)ÿ™½òå2)ÿ™¶δ½X" 2.›ººÍ4Å5ü: ¤‹k.5ßÿ™5ß“5ߺÍ4ÅÜÍ4ÅÉm'Xß 3.›ºÃ°˛Üðå˛: ½¬ßð˛Üðå˛'Xßð£å§˛?'ß~^ dð˛ßºÍÜð˛Ém'Xßlim x→ f(x) = l ⇐⇒ f(x) = l+α(x)Ÿ• lim x→ α(x) = 0 4.f(x)Ü|f(x)|4ÅÉm'X: lim x→ f(x) = l =⇒ lim x→ |f(x)| = |l|,áÉÿ˝.ek lim x→ |f(x)| = 0,K lim x→ f(x) = 0. 5.¶4Åê{: 1 ◦ ÎYºÍ4ÅäuºÍä" 2 ◦ oK$飜©!©)œ™ß©f©1knz§; E‹ºÍ4Å$é£C˛ìܧ"

3 ~tan~arctan~arcsin~r:ln() 4°重要概限四=1皿Q+扩=e 5°利用左、右极限求极限 6°利用夹逼定理求极限。 7P以后将陆续介绍利用“罗必塔法则、Taylor公式、中值定理、定积分、级数”等求极限。 6.例子 期默+号中可“w2可-号 二0 阳我品衣品福剑 解限式=册V十Vo司册产“方 例侧3求m2-)() 0赋+1-六等0-六景品 sin 飘特+晋 "=+学+ 所以 +m)=2+(-1)=1. %若四P任+少.5求a 解2++b二二-x+m,由已知可得-x+m=5(任=1)，m=6,于是有r2+ar+b= 0-x(-x+6)=x2-7x+6,可得a=-7,b=6. 新已0：子+十5：→限物值时阳为正方本量内将值 时()为无穷大量， 解阳=2+34g++5c+5+6+++3 当r→0，≠0，p∈R,J0)为无穷大量 例7已知(2xy-2心a(任-1)+b红-1)2，任→1)，求a,b的值

· 3 · 3 ◦ dð£å§˛ìÜ"x → 0 sin x ∼ tan x ∼ arctan x ∼ arcsin x ∼ x; ln (1 + x) ∼ x; e x − 1 ∼ x, ax ∼ x ln a, tan x − sin x ∼ 1 2 x 3 , (1 + x) α − 1 ∼ αx. 4 ◦ ­á4Ålimx→0 sin x x = 1 limx→∞ (1 + 1 x ) x = e 5 ◦ |^Ü!m4Ŷ4Å" 6 ◦ |^Y%½n¶4Å" 7 ◦ ±￾ÚºY0|^/¤7©{K!Taylor˙™!•ä½n!½»©!?Í0¶4Å" 6.~f ~1 ¶limx→1 √ 3 − x − √ 1 + x x2 + x − 2 ( 0 0 .) ) ™=limx→1 3 − x − 1 − x (x + 2)(x − 1)(√ 3 − x + √ 1 + x) = limx→1 −2 2 √ 2(x + 2) = − √ 2 6 . ~2 ¶ lim x→0+ 1 − √ cos x x(1 − cos √ x) ( 0 0 .) ) ™= lim x→0+ 1 − cos x x · 1 2 ( √ x) 2(1 + √ cos x) = lim x→x+ 1 2 x 2 1 2 x2 · 2 = 1 2 . ~3 ¶limx→1 (2 − x) tan π 2 x (1∞) ) ™=limx→1 (1 + 1 − x) 1 1 − x · sin π 2 x cos π 2 x · (1 − x) = e limx→1 1 − x cos π 2 x = e limx→1 1 − x sin π 2 (1 − x) = e 2 π . ~4 ¶limx→0 ( 2 + e 1 x 1 + e 4 x + sin x |x| ). ) lim x→0+ ( 2 + e 1 x 1 + e 4 x + sin x x ) = lim x→0+ ( 2e − 4 x + e − 3 x e − 4 x + 1 + sin x x ) = 0 + 1 = 1. lim x→0− ( 2 + e 1 x 1 + e 4 x + sin x −x ) = 2 + (−1) = 1. §±,™=1. ~5 elimx→1 x 2 + ax + b 1 − x = 5,¶a, b. ) x 2+ax+b = (1−x)(−x+m),dÆå−x+m = 5 (x = 1), m = 6,u¥kx 2+ax+b = (1 − x)(−x + 6) = x 2 − 7x + 6,åa = −7, b = 6. ~6 Æf(x) = px2 − 2 x2 + 1 + 3qx + 5,x → ∞û,p, q¤äûf(x)èð˛;p, qè¤ä ûf(x)èðå˛. ) f(x) = px2 − 2 + 3qx3 + 3qx + 5x 2 + 5 x2 + 1 = 3qx3 + (5 + p)x 2 + 3qx + 3 x2 + 1 , x → ∞, q = 0, p = −5û,f(x) = o(1); x → ∞, q 6= 0, p ∈ R, f(x)èðå˛. ~7 Æ(2x) x − 2 ∼ a(x − 1) + b(x − 1)2 , (x → 1),¶a, bä.

4 解当x→1时，a(x一1)+(x-1)2~a(x-1),所以b可为一切值. 所以2-h22+ 可得2-522+1e-)~ale-1).故a=202+1以 +岛) 例8已知职 5求 解由已如得吗侣=0及吗学-5 所以=0 0设e连续，且一（回-二）-2求0. 解由已知得吗（阳-1-血）-2因为职=∞ 所以（阳)-1-血）=0可得织因=f0)=2 例10已知=（但+。-0+)）=A求玛fe 解由已知得吗上()+怎-山1士8)）-A因为职}-心 可将妈（回+盖山+回）=0 所以，f国=一（n元 h0+3a)=-4+3=-1. 三、连续 1.掌握连续的定义： 能对函数进行连续性的讨论，间断点能指出类型。 3.学握闭区间上连续函数的性质：零值定理，介值定理，最大（小）值定理。 4.理解一致连续概念：一致连续定义，一致连续判定。 5.例子 例1若)=了 =0 解fe)在x≠0处点点连续 吗+-22+2+2

· 4 · ) x → 1û,a(x − 1) + b(x − 1)2 ∼ a(x − 1),§±båèòÉä. (2x) x−2 = e x ln 2x−e ln 2 = e ln 2(e x ln 2x−ln 2−1) ∼ 2(x ln 2x−ln 2) = 2[(x−1) ln 2+x ln x], œèlimx→1 x ln x x − 1 = x ln(x − 1 + 1) x − 1 = limx→1 x(x − 1) x − 1 = 1, §±limx→1 x ln 2x − ln 2 x − 1 = ln 2 + 1, å(2x) x − 2 ∼ 2(ln 2 + 1)(x − 1) ∼ a(x − 1),a = 2(ln 2 + 1). ~8 Ælimx→0 ln  1 + f(x) sin 2x  e x − 1 = 5,¶limx→0 f(x) x2 . ) dÆlimx→0 f(x) sin 2x = 0,9limx→0 f(x) sin 2x x = 5. §±,limx→0 f(x) x2 = 10. ~9 f(x)ÎY,Ölimx→0  f(x) − 1 x − sin x x2  = 2,¶f(0). ) dÆlimx→0 1 x  f(x) − 1 − sin x x  = 2,œèlimx→0 1 x = ∞, §±,limx→0  f(x) − 1 − sin x x  = 0,ålimx→0 f(x) = f(0) = 2. ~10 Ælimx→0  f(x) x + 4 sin x − ln(1 + 3x) x2  = A, ¶limx→0 f(x). ) dÆlimx→0 1 x  f(x) + 4x sin x − x ln(1 + 3x) x2  = A,œèlimx→0 1 x = ∞, ålimx→0  f(x) + 4x sin x − x ln(1 + 3x) x2  = 0, §±,limx→0 f(x) = − limx→  4x sin x − x ln(1 + 3x) x2  = −4 + 3 = −1. n!ÎY 1.›ºÎY½¬µ UȺÍ?1ÎY5?ÿßm‰:Uç—a." 2.ºÍf(x)Ü|f(x)|3x0:ÎYÉm'X:eºÍf(x)3x0:ÎY,K|f(x)|3x0:èÎY,áÉ ÿ˝. 3. ›º4´m˛ÎYºÍ5üµ "ä½nß0ä½nßÅ壧ä½n" 4.n)òóÎYVgµ òóÎY½¬ßòóÎY½" 5.~f ~1 ef(x) = ( sin 2x + e 2ax − 1 x x 6= 0, a x = 0. èÎYºÍ,¶aä. )f(x)3x 6= 0?::ÎY, limx→0 sin 2x + e 2ax − 1 x = limx→0 2 sin 2x 2x + limx→0 e 2ax − 1 x = 2 + 2a,

5 由连续定义2+2a=a,得a=-2. 所以，当a=-2时函数f(e)点点连续. 例2若fe)在a,+o∞)上连续，且1mfe)存在，则fe)在a,+∞)上或有最大值或有最小值. 证因为im.f回)=1，若3o∈a+6)使fo)>l 取c=fo)-L,X>o,当r>X有， f)1,就有最大值：若能取到f)<1,就有最小值 历年试卷 1.求1 lim sin2(xv2+刀(17) 2.己知am=nsin(2xnle)求极限iman.(17) 3程通数作直好号且0农超盟=其为自然数间 5.设fe)有二阶导数连续，且f(0)=了'@)=0，”(0)=6，试求极限m八sr卫.(17) 6.设{an}是一个数列，A为常数. ()若ma+1-an)=入其中以为常数试证明1m=入 (2)若p是大于1的正整数且m(a+p-an)=入试证明1m%一会(17） 7.求极限职(e-)而(16 &=(马) 9=22产±2包.时 ▣(aa+va+a.Va-a (16)

· 5 · dÎY½¬2 + 2a = a,a = −2. §±,a = −2ûºÍf(x)::ÎY. ~2 ef(x)3[a, +∞)˛ÎY,Ö lim x→+∞ f(x)3,Kf(x)3[a, +∞)˛½kÅåä½kÅä. y œè lim x→+∞ f(x) = l,e∃x0 ∈ [a, +∞)¶f(x0) > l, ε = f(x0) − l, ∃X > x0,x > Xk, f(x) l,“kÅåä;eUf(x0) < l,“kÅä. {c£Ú 1. ¶ limn→∞ sin2 (π √ n2 + n) (17) 2. Æan = n sin(2πn!e) ¶4Å limn→∞ an. (17) 3. ºÍf3:aå, Öf(a) 6= 0 ¶4Å limn→∞     f(a + 1 n ) f(a)     n ,Ÿ•nèg,Í.(17) 4. ¶limx→0     (1 + x) 1 x e     1 x .(17) 5. f(x)kÍÎY,Öf(0) = f 0 (0) = 0, f 00(0) = 6,£¶4Ålimx→0 f(sin2 x) x4 .(17) 6. {an}¥òáÍ,λè~Í. (1)e limn→∞ (an+1 − an) = λ,Ÿ•λè~Í.£y² limn→∞ an n = λ. (2)ep¥åu1ÍÖ limn→∞ (an+p − an) = λ.£y² limn→∞ an n = λ p . (17) 7. ¶4Ålimx→0 (ex − x) 1 x tan(x) (16) 8. limx→1  3 x3 − 1 − 5 x5 − 1  .(16) 9. limx→0 cos(2x) − e 2x + 2 sin(x) x + ln(1 − x) . (16) 10. ek.Í{an} ∞n=1 Ü{bn} ∞n=1 ˜v limn→∞ n(an + bn) = 0, ¶4Å limn→∞  an q n2 + √ n + bn q n2 − √ n  . (16)

6. 1.假设=+1=号（1+）证明：数列红}：的奇、偶子列都是严格单调的有 界数列，并且它们都收敛到同一有限值.(16) 12.设f)为定义在R上的周期函数，在x=0附近有界，满足，m2fe)-f2=0.求 极限im但.(16) 1以求极限典十-可5 sinr-tanr 14求极限典（合-）固) 1求极限织(+)a问 16设e=0隋=喻号数0=1o)=0求职()]a 17.设00

· 6 · 11. bx1 = 1 9 , xn+1 = 1 2  1 + 1 xn  . y²: Í{xn} ∞n=1 ¤!Ûf—¥ÓǸNk .Í, øÖßÇ—¬Ò”òkÅä.(16) 12. f(x) 转3R ˛±œºÍ, 3x = 0 NCk., ˜v lim x→+∞ [2f(x) − f(2x)] = 0. ¶ 4Å lim x→+∞ f(x) x . (16) 13. ¶4Ålimx→0 sin x − tan x ￾√3 1 + x2 − 1
ln(1 − x) (15) 14. ¶4Ålimx→0  1 x2 − cot x x  (15) 15. ¶4Å lim n→+∞ " 1 + 1 n −n 2 e n # (15) 16. f(x)3x = 0kÍßf(0) = 1, f0 (0) = 0,¶ lim x→+∞  f  1 √ x x .(15) 17. 0 0. Øaè¤äû,f(x)3x = 0?ÎY,aè¤ äû,x = 0¥f(x)åm‰:.

7 26.r→0时，c产-ar3-m2-cr-d是与x等价无穷小量.则（a,b6d)=（) (A)(1,1,) (B)(-11)(C(信，1,1,1.(D)(信1,1 公求马臣- 29.设q(e)在r≤0上连续，讨论函数(x)= (1二三。>0的连续性及可微位. x'g(r). x≤0. 30.数列{列，n=1,2,.的下确界是 31.求下列极限 (四卿+血2如生回典二+ In(I+) 32.数列{an}满足a1=3,am+1= ,n21. ()证明子列{a2k-}和(a2}均为单调数列，其中k≥1： (2②)证明数列{a)收敛，并求其极限。 33.求下列极限 (1)lim 1-vcos 求织两.m (②)imv(饭-1) 倒)已知园。 34.求下列极限 (②(aos)aa可， (3)lim (x- 21m(1+》 3改。()求极装职（盘）m1一，并记此极限为水 (2)指出：)的定义域并求出∫()的间断点，并指出间新点的类型 6.设xa≤an≤h且1im(n-xn)=0,{,{an}和{n}都是数列，则1imn(） ()一定不存在：(B)存在且等于c(C)存在但不一定等于0，D)不一定存在 37.下列陈述正确的是() (A)无界量必为无穷大量，(B)函数f(红)在点x连续，则必在的某邻域内连续 9工二0防四=中女的可去同断点 (D)函数)=gr在-1，上没有原函数

· 7 · 26. x → 0û,e x − ax3 − bx2 − cx − d¥Üx 3dð˛,K(a, b, c, d) = ( ) (A) (1, 1 2 , 1, 1) (B) (− 5 6 , 1 2 , 1, 1) (C) ( 1 6 , 1, 1, 1), (D) ( 1 6 , 1 2 , 1, 1) 27. ¶ limn→∞ (n + 1)n+1 nn sin 1 n . 28. ¶limx→0  1 x2 − cot x x  . 29. g(x)3x ≤ 0˛ÎY,?ÿºÍf(x) =    1 − cos x √ x , x > 0, x 2 g(x), x ≤ 0. ÎY59åá5. 30. Í{ √n n}, n = 1, 2, · · · e(.¥ . 31. ¶e4Å (1) limx→0 (1 + sin 2x) 1 x ; (2) limx→0 e x sin x − x(1 + x) ln3 (1 + x) . 32. Í{an}˜va1 = 3, an+1 = 1 1 + an , n ≥ 1. (1) y²f{a2k−1}⁄{a2k}˛è¸NÍ,Ÿ•k ≥ 1; (2) y²Í{an}¬Ò,ø¶Ÿ4Å. 33. ¶e4Å (1) limx→0 1 − √ cos x x sin x . (2) limn→∞ √ n( √n n − 1) (3) Ælimx→0 f(x) tan x e 2x − 1 = 3,¶limx→0 f(x). 34. ¶e4Å (1) lim x→+∞ √ 4x2 + x − 1 + x − 1 √ x2 + cos x , (2) limx→0 (cos x) 1 ln(1+x2) , (3) limx→∞ (x − x 2 ln(1 + 1 x )), (4) ºÍf(x) = limn→∞ 1 + x 1 + x2n ,¶ lim x→−1 f(x)⁄ lim x→1−1 f(x). 35. (1) ¶4Ålimt→x  sin t sin x  x sin t − sin x ,øPd4Åèf(x); (2) ç—f(x)½¬çø¶—f(x)m‰:,øç—m‰:a. 36. xn ≤ an ≤ yn,Ö limn→∞ (yn − xn) = 0, {xn}, {an}⁄{yn}—¥Í,K limn→∞ an( ) (A) ò½ÿ3; (B) 3Öu0; (C) 3ÿò½u0, (D) ÿò½3. 37. eù„(¥( ) (A) Ã.˛7èðå˛, (B) ºÍf(x)3:x0ÎY,K73x0,çSÎY, (C) x = 0èf(x) = 1 1 + e 1 x åm‰:, (D) ºÍf(x) = sgnx3[−1, 1]˛vkºÍ.

8 计=2

· 8 · 38. Oélimx→0 (1 − √ cos x)(e 3x − 1) tan x · ln(cos 2x)