由极限的定义可知: 。
【注记】:
(1)当 时结论依然成立,方法和上述证明类似,不同之处在于对极限趋于无穷的描述。
(2)其逆命题,若 , (这里 可以为 )不成立,例如数列 。但是加上限制条件如数列 单调则结论成立,其证明不再赘述。
(3)我们还有另外一个结论,若数列 满足 ,则 。
(4)实际上,还有更简单的方法,采用Stolz公式可以一步到位,实际上Stolz公式的证明与此题类似。
(5)利用定义法求解极限问题时往往要用到不等式的放缩技巧,特别是三角不等式,是非常有用的。
例2.求极限:
【分析】:显然,求出此积分的一般表达式是非常困难的,积分的具体值也是难以计算的。将此积分记为 ,通过WolframAlpha软件计算得 , , … … … … …… 。通过以上计算结果,可以发现: 是单调递减且不断趋近于0的,故可以猜测此极限的值为0。下面将用定义法证明这一论断。
证明:由于 是收敛的,故对于任意给定的 ,都存在着一个 ,使得 成立。因此,我们得到
。又因为:
所以存在 ,使得对于任意 ,都有 成立。故对于任意 ,都 有
成立,故由极限的定义可知 。
【注记】:以上求极限的过程,采用了分段估计的方法,将原本复杂的问题分开解决,是“分而治之”思想的体现。利用类似的方法,我们可以解决如下问题:证明 。更一般地,用定义法可以证明:
若 可积,且满足 ,则有如下结论:文献综述
3。2利用初等变形和等价代换求极限
3。2。1利用初等变形求极限
如果一个问题,所给的极限形式很复杂,一时看不出头绪就可以用初等数学的方法将其变形,然后在求极限。
例3。求极限:
【分析】:此题中的极限较为复杂,要通过适当的初等变形。由于分母中有立方求和,所以可以利用立方求和公式化简。
解:原式
3。2。2利用等价代换求极限
等价替换适用于乘除式的极限里,用多项式等价替换某些常见的初等函数,而不改变极限的值。最常见的等价方式如下:当x趋近于0时,有: