海涅定理

海涅定理(函数极限和数列极限的转化):

lim⁡x→af(x)=L⇔∀xn→a(xn≠a),lim⁡n→∞f(xn)=L \lim_{ x\rightarrow a } f(x)=L \Leftrightarrow \forall x_n \rightarrow a(x_n \neq a), \lim_{n \rightarrow \infty}f(x_n)=L xalimf(x)=Lxna(xn=a),nlimf(xn)=L

应用:数列极限与函数极限

海涅定理与极限求值

解:海涅定理n=\frac{1}{x}
f′(a)存在,f(a)>0,I2=lim⁡n→∞(f(a+1n)f(a−1n))n,n为自然数I2=lim⁡n→∞en∗ln(f(a+1n)f(a−1n))初等函数,极限直接放到内层lim⁡n→∞n∗ln(f(a+1n)f(a−1n))=lim⁡x→0+lnf(a+x)f(a−x)x洛必达法则=lim⁡x→0+(f′(a+x)f(a+x)+f′(a−x)f(a−x))导数存在,左右导数存在且相等和导数的左右极限值是完全不同的概念(右导数不等于导数的右极限对吗,是因为导函数不一定连续。同样也有导函数极限存在但单侧极限不存在的例子。)lim⁡x→0+f′(a−x)无法计算 f'(a)存在,f(a)>0,I_2=\lim_{n\rightarrow \infty} ( \frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})})^n,n为自然数\\ I_2=\lim_{n\rightarrow \infty} e^{n*ln ( \frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})}) } \\ 初等函数,极限直接放到内层\\ \lim_{n\rightarrow \infty} n*ln ( \frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})})\\ =\lim_{x\rightarrow 0^+} \frac{ln \frac{f(a+x)}{f(a-x)} }{x}\\ 洛必达法则\\ =\lim_{x\rightarrow 0^+} (\frac{f'(a+x)}{f(a+x)}+\frac{f'(a-x)}{f(a-x)})\\ 导数存在,左右导数存在且相等和导数的左右极限值是完全不同的概念\\ (右导数不等于导数的右极限对吗,是因为导函数不一定连续。\\ 同样也有导函数极限存在但单侧极限不存在的例子。)\\ \lim_{x\rightarrow 0^+} f'(a-x) 无法计算 \\ f(a)f(a)>0I2=nlim(f(an1)f(a+n1))n,nI2=nlimenln(f(an1)f(a+n1)),nlimnln(f(an1)f(a+n1))=x0+limxlnf(ax)f(a+x)=x0+lim(f(a+x)f(a+x)+f(ax)f(ax))x0+limf(ax)

现在尝试使用重要极限则:I2=lim⁡n→∞(f(a+1n)f(a−1n))n=lim⁡n→∞(1+f(a+1n)f(a−1n)−1)1f(a+1n)f(a−1n)−1(f(a+1n)f(a−1n)−1)∗n计算lim⁡n→∞(f(a+1n)f(a−1n)−1)∗n==lim⁡x→0+(f(a+x)f(a−x)−1)x=lim⁡x→0+f(a+x)−f(a−x)f(a−x)x凑导数的定义2f′(a)f(a) 现在尝试使用重要极限\\ 则:I_2=\lim_{n\rightarrow \infty} ( \frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})})^n\\ =\lim_{n\rightarrow \infty} (1+ \frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})}-1)^{ \frac{1}{\frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})}-1 } {(\frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})}-1)}*n}\\ 计算\lim_{n\rightarrow \infty}{(\frac{f(a+\frac{1}{n})}{f(a-\frac{1}{n})}-1)}*n==\lim_{x\rightarrow 0^+} \frac{(\frac{f(a+x)}{f(a-x)}-1)}{x}=\lim_{x\rightarrow 0^+} \frac{ f(a+x)-{f(a-x)}}{f(a-x)x}\\ 凑导数的定义\frac{2f'(a)}{f(a)} 使I2=nlim(f(an1)f(a+n1))n=nlim(1+f(an1)f(a+n1)1)f(an1)f(a+n1)11(f(an1)f(a+n1)1)nnlim(f(an1)f(a+n1)1)n==x0+limx(f(ax)f(a+x)1)=x0+limf(ax)xf(a+x)f(ax)f(a)2f(a)

lnf(a+x)−lnf(a)+lnf(a)−lnf(a−x)拉格朗日中值,2x(lnf(a))′但是f(x)在(a,x)不一定可导拉个朗日和柯西一样,并且还慢了一步lnf(a+x)-lnf(a)+lnf(a)-lnf(a-x)拉格朗日中值,2x(lnf(a))'但是f(x)在(a,x)不一定可导\\ 拉个朗日和柯西一样,并且还慢了一步 lnfa+xlnfa+lnfalnfax2x(lnf(a))f(x)(a,x)西


I2=lim⁡n→∞n2(arctanπn−arctanπn+1) I_2=\lim_{n\rightarrow \infty} n^2(arctan \frac{\pi }{n} -arctan \frac{\pi}{n+1} ) I2=nlimn2(arctannπarctann+1π)

解1:拉格朗日中值定理
解2:海涅定理n=\frac{1}{x}
解2:海涅定理n=1xI2=lim⁡n→∞n2(arctanπn−arctanπn+1)=lim⁡x→0+(arctan(πx)−arctanπxx+1)x2=lim⁡x→0+πx−πxx+1x2=π 解2:海涅定理n=\frac{1}{x}\\ I_2=\lim_{n\rightarrow \infty} n^2(arctan \frac{\pi }{n} -arctan \frac{\pi}{n+1} )\\ =\lim_{x\rightarrow 0^+} \frac{(arctan( \pi x )-arctan \frac{\pi x}{x+1} )}{x^2}\\ =\lim_{x\rightarrow 0^+} \frac{ \pi x - \frac{\pi x}{x+1} }{x^2}=\pi \\ 2n=x1I2=nlimn2(arctannπarctann+1π)=x0+limx2(arctan(πx)arctanx+1πx)=x0+limx2πxx+1πx=π

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