无穷小量和无穷大量

无穷小量

x→x0(x→∞)x\rightarrow x_0(x\rightarrow\infty)xx0(x)时,f(x)→0f(x)\rightarrow0f(x)0,则称f(x)f(x)f(x)x→x0(x→∞)x\rightarrow x_0(x\rightarrow\infty)xx0(x)时的无穷小量。

  • 有界量乘以无穷小仍是无穷小
  • 有限个无穷小的和、差、积均为无穷小

无穷大量

x→x0(x→∞)x\rightarrow x_0(x\rightarrow\infty)xx0(x)∣f(x)∣→+∞|f(x)|\rightarrow+\inftyf(x)+,则称f(x)f(x)f(x)x→x0(x→∞)x\rightarrow x_0(x\rightarrow\infty)xx0(x)时的无穷大量。

  • 无穷大是一个变量,它与很大的数不同
  • 无穷大一定无界,无界不一定无穷大

无穷小和无穷大的关系

在同一变化过程,

  • f(x)f(x)f(x)为无穷小且f(x)≠0f(x)\neq 0f(x)=0,则1f(x)\dfrac{1}{f(x)}f(x)1为无穷大
  • f(x)f(x)f(x)为无穷大,则1f(x)\dfrac{1}{f(x)}f(x)1为无穷小
### C++ 中表示正负无穷大无穷小 在 C++ 编程语言中,可以通过多种方式来表示正负无穷大以及无穷小值。标准库 `<cmath>` 提供了一些宏定义用于这些特殊数值的表示。 #### 使用 `std::numeric_limits` `<limits>` 头文件提供了模板类 `std::numeric_limits<T>` 来访问各种数据类型的极限值。对于浮点数类型而言: - 正无穷大可通过 `std::numeric_limits<double>::infinity()` 或者 `std::numeric_limits<float>::infinity()` 获取; - 负无穷大则是通过 `-std::numeric_limits<double>::infinity()` 实现; - 对于无穷小(即非常接近零但是不等于零),可以使用 `std::numeric_limits<double>::min()` 得到大于零最小正常化数,而机器精度则可以用 `std::numeric_limits<double>::epsilon()` 表达[^1]。 ```cpp #include <iostream> #include <limits> int main() { double pos_inf = std::numeric_limits<double>::infinity(); double neg_inf = -std::numeric_limits<double>::infinity(); double smallest_pos = std::numeric_limits<double>::min(); // 最小正值 double epsilon = std::numeric_limits<double>::epsilon(); std::cout << "Positive infinity: " << pos_inf << "\n"; std::cout << "Negative infinity: " << neg_inf << "\n"; std::cout << "Smallest positive value: " << smallest_pos << "\n"; std::cout << "Epsilon (machine precision): " << epsilon << "\n"; return 0; } ``` #### 特殊情况处理 当涉及到算术运算时需要注意的是,任何有限数加上或减去无限都会得到相应的无限结果;乘除法则遵循常规数学规则。此外,在比较操作符中,所有的有限都小于正无穷大,并且所有非 NaN 的有限也都大于负无穷大
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