大学常用极限公式有哪些

教育知识 2026-02-21 10:00:56 别咏薇

大学常用极限公式有哪些】在大学数学学习中,极限是一个非常重要的基础概念,广泛应用于微积分、高等数学、概率统计等多个领域。掌握常用的极限公式,不仅有助于理解函数的变化趋势,还能提高解题效率。以下是对大学阶段常见的极限公式的总结,并以表格形式进行展示。

一、基本极限公式

1. 常数极限

- $\lim_{x \to a} c = c$,其中 $c$ 为常数。

2. 幂函数极限

- $\lim_{x \to a} x^n = a^n$,其中 $n$ 为正整数。

3. 多项式极限

- $\lim_{x \to a} P(x) = P(a)$,其中 $P(x)$ 是多项式函数。

4. 有理函数极限

- 若分母不为零,则可以直接代入求值。

5. 三角函数极限

- $\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$

- $\lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos x}{x^2} = \frac{1}{2}$

- $\lim_{x \to 0} \frac{\tan x}{x} = 1$

6. 指数与对数函数极限

- $\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x} = 1$

- $\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + x)}{x} = 1$

- $\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = e$

7. 无穷小量与无穷大量

- $\lim_{x \to 0} x^n = 0$(当 $n > 0$)

- $\lim_{x \to \infty} \frac{1}{x^n} = 0$(当 $n > 0$)

二、常见极限类型及处理方法

极限类型 公式示例 解法说明
0/0 型 $\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}$ 利用等价无穷小或洛必达法则
∞/∞ 型 $\lim_{x \to \infty} \frac{x^2 + 1}{x^2 - 1}$ 分子分母同除以最高次项
1^∞ 型 $\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x$ 转化为 $e$ 的形式
0·∞ 型 $\lim_{x \to 0^+} x \cdot \ln x$ 转化为 0/0 或 ∞/∞ 形式
∞ - ∞ 型 $\lim_{x \to \infty} (\sqrt{x^2 + x} - x)$ 有理化处理

三、重要极限定理

1. 夹逼定理(极限存在性定理)

若 $f(x) \leq g(x) \leq h(x)$,且 $\lim_{x \to a} f(x) = \lim_{x \to a} h(x) = L$,则 $\lim_{x \to a} g(x) = L$。

2. 单调有界定理

若数列单调递增且有上界,则其极限存在;若单调递减且有下界,极限也存在。

3. 洛必达法则

对于 0/0 或 ∞/∞ 型极限,若导数存在,可使用 $\lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \lim_{x \to a} \frac{f'(x)}{g'(x)}$。

四、常用极限表(汇总)

表达式 极限值 说明
$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}$ 1 基本三角极限
$\lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos x}{x^2}$ $\frac{1}{2}$ 三角函数的等价无穷小
$\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x}$ 1 指数函数的展开
$\lim_{x \to 0} \frac{\ln(1 + x)}{x}$ 1 对数函数的展开
$\lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac{a}{x}\right)^x$ $e^a$ 重要极限变形
$\lim_{x \to 0} \frac{\tan x}{x}$ 1 与 $\sin x/x$ 类似
$\lim_{x \to 0} \frac{\arcsin x}{x}$ 1 反三角函数的极限
$\lim_{x \to 0} \frac{1}{x} \cdot \sin x$ 1 0·∞ 型的转化

五、结语

掌握这些常用极限公式和相关定理,是学好高等数学的基础。在实际应用中,灵活运用这些公式并结合极限的计算技巧,能够帮助我们更快地解决复杂的数学问题。建议在学习过程中多做练习,加深对极限概念的理解与应用能力。

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