跳到主要内容

无穷小与无穷大

无穷小

定义 1

如果函数 f(x)f(x)xx0x \rightarrow x_0 (或 xx \rightarrow \infty) 时的极限为零, 那么称函数 f(x)f(x) 为当 xx0x \rightarrow x_0 (或 xx \rightarrow \infty) 时的无穷小。

特别地,以零为极限的数列 {xn}\{x_n\} 称为 nn \rightarrow \infty 时的无穷小。

定理 1

在自变量的同一变化过程中 xx0x \rightarrow x_0 (或 xx \rightarrow \infty) 中, 函数 f(x)f(x) 具有极限 AA 的充分必要条件是 f(x)=A+αf(x) = A + \alpha,其中 α\alpha 是无穷小。

无穷大

定义 2

设函数 f(x)f(x)x0x_0 的某一去心邻域内有定义 (或 x|x| 大于某一正数时有定义)。 如果对于任意给定的正数 MM (不论它多么大),总存在正数 δ\delta (或正数 XX),只要 xx 适合不等式 0<xx0<δ0 < |x - x_0| < \delta (或 x>X|x| > X),对应的函数值 f(x)f(x) 总满足不等式

f(x)>M|f(x)| > M

那么称函数 f(x)f(x) 是当 xx0x \rightarrow x_0 (或 xx \rightarrow \infty) 时的无穷大。

定理 2

在自变量的同一变化过程中,如果 f(x)f(x) 为无穷大,那么 1f(x)\frac{1}{f(x)} 为无穷小;
反之,如果 f(x)f(x) 为无穷小,且 f(x)0f(x) \neq 0,那么 1f(x)\frac{1}{f(x)} 为无穷大。

*铅直渐进线

铅直渐近线是指在某些函数中,当自变量趋近于某个特定值时,函数值趋近于无穷大或无穷小的情况。 具体来说,如果函数 f(x)f(x)x=x0x = x_0 处的极限为无穷大或无穷小,那么 x=x0x = x_0 就是该函数的铅直渐近线。

铅直渐近线的定义

若函数 f(x)f(x)x=x0x = x_0 处的极限为无穷大或无穷小,即

limxx0f(x)=±\lim_{{x \to x_0}} f(x) = \pm \infty

则直线 x=x0x = x_0 为函数 f(x)f(x) 的铅直渐近线。

铅直渐近线的求法

  1. 找出函数的定义域:确定函数在哪些点上未定义。
  2. 计算极限:对于每个未定义的点 x0x_0,计算 limxx0f(x)\lim \limits_{{x \to x_0}} f(x)。如果极限为无穷大或无穷小,则 x=x0x = x_0 是铅直渐近线。

示例

考虑函数 f(x)=1x2f(x) = \frac{1}{x-2}。在 x=2x = 2 处,函数未定义。 计算极限:

limx21x2=±\lim_{{x \to 2}} \frac{1}{x-2} = \pm \infty

因此,直线 x=2x = 2 是函数 f(x)f(x) 的铅直渐近线。

铅直渐近线的应用

铅直渐近线在分析函数的行为、绘制函数图像以及解决实际问题中具有重要作用。 通过确定铅直渐近线,可以更好地理解函数在特定点附近的行为。