高等数学(上)期末 · 求极限的方法与易错点

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26 个知识点 · 19 张记忆卡。作者:SeekFlaw 求瑕 内容组;发布于 2026-10-13,更新于 2026-10-14。

先判断类型

  • 能直接代入的:函数在该点连续时,极限就是函数值。例:x→1 时 (x²+1)/(x+2) → 2/3。初等函数在定义区间内都连续。
  • 7 种未定式:0/0、∞/∞、0·∞、∞−∞、1^∞、0^0、∞^0。前两种可以直接用洛必达法则或等价替换;后五种先变形成前两种。
  • 0·∞ 和 ∞−∞ 怎么变:0·∞:把其中一个因子放到分母,变成 0/0 或 ∞/∞。∞−∞:通分或有理化,变成一个分式。
  • 1^∞、0^0、∞^0 怎么变:用 u^v = e^(v·ln u),先求指数 v·ln u 的极限。1^∞ 型还可以直接用:lim u^v = e^(lim v·(u−1))。

代数变形:消零因子与有理化

  • 因式分解消零因子:例:x→2 时 (x²−4)/(x−2) = (x+2)(x−2)/(x−2) = x+2 → 4。
  • 分子或分母有理化:例:x→0 时 (√(1+x) − 1)/x,分子分母同乘 √(1+x) + 1,得 1/(√(1+x) + 1) → 1/2。
  • x→∞ 的有理分式:比次数:分子分母同除以 x 的最高次幂。分子次数低 → 0;次数相同 → 最高次项系数之比;分子次数高 → ∞。

两个重要极限

  • 第一个:sin x / x → 1:x→0 时 sin x / x → 1。推广:□→0 时 sin□ / □ → 1,方框里是同一个式子。例:x→0 时 sin 3x / x = 3·(sin 3x / 3x) → 3。
  • 第二个:(1 + 1/x)^x → e:x→∞ 时 (1 + 1/x)^x → e;等价写法:x→0 时 (1 + x)^(1/x) → e。推广:□→0 时 (1 + □)^(1/□) → e。
  • 第二个极限怎么认:底数趋近 1、指数趋近 ∞(1^∞ 型)就往它上面凑:底数写成 1 + □,指数凑成 1/□ 的倍数。例:x→∞ 时 (1 + 2/x)^x → e²。

等价无穷小替换

  • 最常用的一组:x→0 时:sin x ~ x,tan x ~ x,arcsin x ~ x,arctan x ~ x,ln(1+x) ~ x,eˣ − 1 ~ x。
  • 另外三个:x→0 时:1 − cos x ~ x²/2,(1+x)^a − 1 ~ a·x,aˣ − 1 ~ x·ln a(a > 0 且 a ≠ 1)。
  • 替换的条件:只能替换乘除中的因子,加减里一般不能直接替换。例:x→0 时 (tan x − sin x)/x³,把 tan x、sin x 都换成 x 会得 0,正确做法是写成 tan x·(1 − cos x)/x³ ~ x·(x²/2)/x³ →…

洛必达法则与夹逼准则

  • 洛必达的使用条件:① 是 0/0 或 ∞/∞ 型;② 在该点附近(该点本身可以除外)f、g 都可导,且 g′(x) ≠ 0;③ lim f′/g′ 存在(或为 ∞)。三条都满足,才能写 lim f/g = lim f′/g′。
  • 用之前先化简:先用等价无穷小替换、提出极限不为 0 的因子,再求导,避免越求越复杂。每求一次导都要重新检查还是不是 0/0 或 ∞/∞。
  • 夹逼准则:如果在该点附近(或 x 足够大时)g(x) ≤ f(x) ≤ h(x),且 g、h 的极限都是 A,那么 f 的极限也是 A。例:x→+∞ 时 −1/x ≤ sin x / x ≤ 1/x,两边都趋近 0,所以 sin x / x → 0。

常见易错点

  • 分清 x→0 还是 x→∞:sin x / x 在 x→0 时极限是 1,在 x→∞ 时是 0(有界函数乘无穷小)。用公式前先看趋近条件。
  • 洛必达失效不代表极限不存在:例:x→∞ 时 (x + sin x)/x,求导后得 1 + cos x,没有极限;但原式 = 1 + sin x / x → 1。洛必达法则失效就换方法。
  • 分段点、绝对值要看左右极限:在分段点、|x|/x、e^(1/x) 这类位置,左右极限可能不同,要分别求,不相等则极限不存在。例:x→0 时 |x|/x 的左极限是 −1、右极限是 1;e^(1/x) 的左极限是 0、右极限是 +∞。

常见问题

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