Лекция 13. Замечательные пределы
.docЛекция 13. Замечательные пределы.
13.1. Первый замечательный предел.
♦ Теорема 13.1 (о пределе промежуточной функции). Если в некоторой окрестности точки (или при достаточно больших значениях x) функция заключена между двумя функциями и , имеющими одинаковый предел A при , то функция имеет тот же предел A.
Доказательство. Пусть при . Это означает, что для любого найдётся число такое, что для всех и удовлетворяющих условию будут верны одновременно неравенства и или , . Так как по условию , то , то есть и это означает, что . ■
♦ Теорема 13.2 (первый замечательный предел).
. (13.1)
Доказательство. Рассмотрим круг радиуса R с центром в точке O (рис. 13.1). Пусть OB – подвижный радиус, образующий угол x с осью OA. Площадь треугольника AOB меньше площади сектора AOB, которая в свою очередь меньше площади треугольника AOC, то есть
.
|
|
Рис. 13.1. |
Таким образом,
.
Функции и чётные, поэтому полученные неравенства справедливы и при . При переходе к пределу при получим , и на основании теоремы 13.1 предел промежуточной функции . ■
Пример 13.1. 1) .
2) .
13.2. Второй замечательный предел.
Функция при и (где х в отличие от натурального n «пробегает» все значения числовой оси) имеет предел, равный числу е:
.
Этот предел называется вторым замечательным пределом.
Если положить , тогда . При и получаем
.
Число е называется числом Эйлера или неперовым числом, график функции получил название экспоненты (рис. 13.2). Логарифмы по основанию е называются натуральными логарифмами, обозначаются . К числу е приводят решения многих прикладных задач статистики, физики, биологии, химии, анализ таких процессов, как распад радия, размножение бактерий и т.п.
Рис. 13.2. |
13.3. Нахождение пределов с помощью эквивалентных бесконечно малых функций.
Эквивалентные бесконечно малые функции используются при вычислении пределов отношений двух бесконечно малых для раскрытия неопределенностей вида .
Запишем следствия из 1-го и 2-го замечательных пределов в виде таблицы эквивалентных бесконечно малых. При
|
Пример 13.2. 1) Найти .
При и, значит, . Заменяя знаменатель на эквивалентную бесконечно малую, получаем .
2) Найти .
.
3) Найти .
.