Файл: Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 357

Скачиваний: 10

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§ 48]

 

 

 

 

л

П Р Е Д Е Л

О ТН О Ш ЕН И Я

(SIN Х);Х

ПРИ

Х-+0

 

 

 

 

 

 

139

 

lim

 

 

 

+

Зл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 л 3 +

З л 2

 

 

 

 

 

 

х

 

I

II.

 

 

2

: 3

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1 2 .

П

т

 

 

1 3 .

 

л 2 +

X 2

 

 

 

4 а 2

 

X 2

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

4 л

 

5

 

*-»■0

 

 

 

2 х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х - » о

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— 1

1 4 .

х->2а

 

х

 

2 а

 

 

 

 

1 5 .

х-*2

л2

 

л+ -

2 — 6

х

П т

 

X +

 

 

5

 

 

i m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П т

 

 

 

 

 

л

 

1 6 .

Х -Я

 

 

 

 

 

 

1 7 .

l i m

 

 

 

X 2

5 л + 6

 

 

 

 

 

. .

 

 

л 3 + 2 7

 

-г$—5

 

л

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 8 .

 

 

l i m

--------- г - ^ —

1 9

 

 

 

 

 

-»2

 

X'

1 2 л : + 2 0 '

 

2 1 .х->П

-тз

х + 3

 

Д т з л 2 — 6 л + 9 *

 

Х

 

 

 

Ѵ а - Ѵ а = 7

 

 

+ л — 1 Пі-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0 .

1і т

 

 

 

 

' 2 3 . х

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-»0

 

 

у.....

 

 

 

 

 

 

->0

Ѵ і+х- ѴТ=Г

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2 .

хl

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

X

—■3

 

2

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у х +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iiiii

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

->0

 

 

4 л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х - >

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 4 .

П

т

 

 

 

4

+

л

 

 

 

л 2 У

 

 

2 5 . хХ~>ооП т

 

 

 

* 2 6 .

 

П

т

 

 

 

 

 

 

2 7 .

П

т

 

 

 

-==-г

 

 

 

 

 

 

2 8 .

 

П

т

 

1

+

2 л 2

Л

2 9 .

П

Лт ->ооX

 

 

 

X

 

Х~>оо \ 9 JC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

лX22 +

 

 

 

 

Г

2

 

 

X

3

 

х->оо л: — IX

 

 

 

 

 

 

 

» X U

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

+ л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х->оэ

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

X4 +

л

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 0 .

П

т

 

 

 

 

+

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х->°°

X 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

48.

Предел

 

отношения

si" *-

 

при

х - * 0 .

Так

 

как

в данном

случае

 

1

 

: =

 

0,

 

то для

нахождения

предела

отношения

 

S1"

х-

 

іш а

 

- » 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при х

 

 

 

 

нель­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

зя применить теорему о пределе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

частного;

нельзя

 

также

сделать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

никаких преобразований

для

вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

числения

предела

данного

 

отно­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шения.

 

Поэтому

используем гео­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

метрические

 

соображения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

Возьмем

 

 

окружность

 

радиуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

центральный

угол

 

 

Mвы­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

раженный вANрадианной,

 

Aмере

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис. 75). Проведем хорду

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

касательную

 

 

 

 

 

 

пересекающую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

продолжение

 

радиуса

ОМ

 

в точ­

 

 

 

 

 

А AON .

ке

N.

 

Из рисунка видно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

площ. Д Л О М < п л о щ . сектора Л СШ <п лощ .

 

 

 

 

 

 

 

 

Выражая площади треугольников и сектора по фор­

мулам, можем переписать:

 

 

 

 

О А - A N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О А - Р М

<

 

О А ■A M

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



140

ТЕО РИ Я П Р ЕД ЕЛ О В

[ГЛ. V

 

ОА

после сокращения на - у - получим:

P M < ^ A M < A N .

Разделим затем все члены последних неравенств на R:

РМ

 

.A M

AN

( 1)

R

< -

R

< R

Но

РМ

R = Sin X,

AN

R = tg X,

.AM X,

R

поэтому неравенства (1 ) принимают вид:

s i n x < x < t g x

или

sin х < х <

Так как х — острый угол, то s i n x — величина положи­ тельная; разделив полученные неравенства на sinx, най­ дем: .

или

,К.

- s i n

 

 

<

1

 

X

 

 

( 2)

1

>

 

.

 

 

 

 

------ > c o s x .

 

Положим теперь, что х —>-0; тогда

 

Но так ках отношение

 

C O S X —>-1.

 

 

sm *

 

согласно неравенствам (2)

заключено

между единицей

 

и cosx,

то оно и подавно

стремится к единице.

 

-----------1--------- 1-----3»-

 

О

 

cosjo

76.

sing7

7

 

-+-

 

Рис.

 

X

Это стремление отношения

 

к единице хорошо

выясняется, если величины, содержащиеся в неравен­ ствах (2), представить на координатной оси (рис. 76).


§ 49]

Э К В И В А Л ЕН Т Н Ы Е Б ЕС К О Н ЕЧ Н О М АЛ Ы Е В ЕЛ И Ч И Н Ы 141

Итак,

* - > 0

X X

1 .

 

sin

 

 

lim

 

 

§ 49. Эквивалентные бесконечно малые величины.

Эквивалентными называются бесконечно малые вели­ чины, предел отношения которых равен единице.

В § 48 был рассмотрен предел отношения двух беско­

нечно

малых

величин

 

sin

х

и

х,

0 причем

 

этот предел

оказался равным единице; поэтому sinx и

х — эквива­

лентные бесконечно малые при х - >

.

 

х

 

 

х

 

0

 

Можно указать и на другие эквивалентные беско­

нечно

малые

величины,

например

tg x

и

 

при

 

->■ .

В самом деле,

sin

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim - ^ - = lim

X

 

-»0

Xsin

X

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

COS

 

 

 

X

X

 

 

 

 

COS

 

 

 

 

X

 

lim

COS

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

=

 

.

 

 

 

 

 

:-> 0

 

 

X - + 0

c o s

 

 

 

 

 

 

 

 

-

lim

 

X

 

•lim — !— =

1 - 1

1

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В подробных курсах анализа доказывается, что при отыскании предела отношения двух бесконечно малых величин каждую из них можно заменить ей эквивалент­ ной.

 

П р и м е р

1.

Найти

Xlim0-----х ^— .

что

sinx и х

при

X

Р0е ш е н и е .

Мы уже

показали,

 

► — эквивалентные бесконечно малые

величины;

по­

этому в данном выражении можно

sin у

заменить

его

аргументом

у .

Сделав это, получим:

 

 

 

 

,.

sin2f

-

 

 

(іТ

 

\_

 

 

lim

-

х

= хlim —-г -

4 ’

 

*->о

 

2

 

 

-*о

х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р

2.

Найти

lim. ,

■ .

:

 

 

')х- .

 

Ьх—

к

г

 

 

 

Ьх

д

^ 0

sin

 

 

 

Р е ш е н и е .

При

х —>0

также а х —>0 и

*0; по­

этому

sin ах

й

sin

 

— бесконечно

малые

величины.


142

ТЕО РИ Я П Р ЕД ЕЛ О В

[ГЛ. V

 

 

Заменяя sin ах и sin bx соответственно эквивалентными бесконечно малыми величинами ах и Ьх, получим

t. sin ал lim • . •

*->о sin bx

Найти:

ах

«.

а

0 Ьх

ь

lim — =

lim -г

х+

Упражнекнп

1

И

тö - А -

 

 

2

X - » 0

COS X

 

* - > 0

sin 2x

l i.m

 

 

.

lim

 

ax

3.

lim

 

 

 

 

 

 

ix

 

.

 

 

2 X

 

*-»0 sin*.

 

 

->0

 

bx

 

-»0

sin

 

 

sin

3

6

 

 

sin

 

.7.

 

x-*o

 

 

lim

 

 

 

lim

 

 

3xx

 

 

x

 

 

 

 

 

JC

 

 

а

Т '

4.

-» 0

sinX

xlim

sin

2 2x

 

x - » 0

 

 

lim

 

 

9.

 

sin

2

lim ----- =— .

.

*-»o

* 3

12

-»0

sin X ’

lim

tg

X

X COS X

15.

x

X

lim

sin

 

1 0 . lim sin-“ X x-*0 X*

13.lim X ctg X.

x- » 0

ie. nm

x - > 0

X

 

.

 

 

sin

2x

+

sin

3x

 

-» 0

 

 

X

1 1

xlim

 

sin

2x

sin

 

 

14.

 

 

X

 

 

 

 

x->0

 

 

 

 

 

lim

lim

sin

2x

 

 

 

 

17.

 

 

 

 

 

 

 

x - > 0

 

s i n x

18.

х-ю

sin 3x

19.

lim sin 3x

x~>°

x

 

 

. lim ■

- cosx

lim

 

 

X *

20. lim

-

 

 

 

 

 

 

11111 rt •

 

«-»Osh^x’

 

 

2

1

x

-»0

 

 

 

 

 

3 sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ - ^ )

 

 

 

 

В

 

по­

 

§ 50.

Предел выражения

ПРИ я —

 

дробных

курсах

анализа

доказывается,

что

предел

( 1

 

при

п -+ о о

существует, что он

больше

2

и

 

+

j

 

 

 

 

меньше 3 и выражается иррациональным числом. Для пояснения сказанного составим следующую таблицу зна­

чений выражения ( і + ~ ) при возрастающих значе­ ниях п:

п

(і + - ) " V п )

1

2

3

4

5

1 0

1 0 0

1 0 0 0

2 2,25 2,37 2,44 2,49 2,59 2,705 2,717

Из таблицы видно, что по мере возрастания п выра­ жение ^ 1 также возрастает, замедляясь в росте..