1、第一讲 极限和连续一、 极限的定义:数列定义、函数定义。(略)例1:证明。证明:取,我们有 (1) 因为,所以由夹逼准则可得。 对任取的,当充分小时,由(1)可得可以成立,又因为,所以存在,当有 此时有 由此可得。二、 极限的计算方法:1)代入法(利用函数的连续性);2)单调有界准则和夹逼准则;3)两个重要极限:;4)极限的四则运算法则;5)有界量与无穷小的积还是无穷小;6)等价无穷小的替换:时, ;7)复合函数求极限法则:条件,则有 ;8)洛必达法则;9)利用泰勒公式求极限;10)利用定积分的定义计算极限;11)利用级数的一些结果计算极限;12)海涅归结原则:(利用它可以把一些数列问题化为函
2、数极限问题);定理1:1、函数极限的充要条件是:对任何数列,若,则有;2、函数极限的充要条件是:对任何数列,若,则有。13)施托尔茨(Stolz)定理(数列极限的洛必达法则);定理2:设数列单调增加且,如果存在或为,则有 。证明:设,则对任给的,存在正整数,当时恒有 由于数列单调增加,所以有 由此可得 又因为 由于,所以存在,当时有,并且有,所以当时有 由此即得。的情形类似证明。例2:证明极限的平均值定理 1、设存在或为,则有; 2、设,且存在或为,则有 证明:利用施托尔茨定理证明 1、 2、因为,所以 。例3:设,证明数列收敛于。证明:由极限与无穷小的关系,存在数列且有,使得, 由例1可得,
3、由可得数列有界,即存在有;由可得,再由例1得,由于 所以有再利用极限与无穷的关系得。例4:设数列有界,对任给的总有,证明存在。证明:由于及有界,由单调有界准则,数列收敛,再由及有界可得数列是收敛的。又因为分别是的子列,分别是的子列,所以,即有存在。例5:设,数列,证明极限。证明:考虑函数,可得。当时,即函数是单调递减的,所以当时有 又因为时有,由即可得 , 由单调有界准则存在,无妨设,则有 例6:设,求极限。解:由可得 所以有。例7:设是正数,它们的和为1。定义数列 证明:当时,三个数列的极限都存在,并求出极限。证明:因为,所以我们有 (1) 由此可得数列都是有界数列,设的最大值与最小值分别为
4、,则数列也是有界数列,又因为 所以有,由单调有界准则存在。由于 同理可得,因此有 再根据可得。因为 由夹逼准则可得,利用(1)可得 例8:证明数列收敛,并求其极限。解:设此数列为,则有,容易看出,如果极限存在设,则有 由于有一个实根在3和4之间,所以有。考虑函数, 利用拉格朗日中值定理 其中在之间,由此我们有 由夹逼准则得。三、 连续函数及其性质1)闭区间上连续函数的性质:最大值最小值定理;零点定理;介值定理。2)一致收敛与一致连续定义1:对于函数列和常数,如果对任给的,存在,当时,对于任意的恒有 则称在上一致收敛于。定义2:对于函数,如果对任给的,存在,对于任意的,当时恒有 则称在上一致连续
5、。例9:设在上连续,且,对于任给的恒有 证明:。证明:由于或,如果则有,这与已知矛盾,所以。对于任意正有理数为正整数有 若是负有理数,则如果是无理数,则存在有理数列使得 例10:设在闭区间上连续,。证明:对于任给的正整数,总存在使得。证明:对于任给的正整数,因为,所以 如果存在,则取即可;如果,则一定存在 无妨设,函数在上连续,且,由零点定理可得,存在有,即 例11:计算极限。解:设,则原式 。四、 练习题1)设是正整数,计算。2)设,证明数列极限都存在且相等。3)求极限。4)某短跑选手再一次百米赛跑时的成绩刚好是10秒,有人说此选手在比赛过程中的某个一秒钟内刚好跑了10米,这个说法正确吗?说明自己的理由。5)设在闭区间上连续,并有数列,使得,证明存在一点使得。第9页(共9页)