第四节 无穷小与无穷大
无穷小
定义 1 如果函数f(x)f(x)f(x) 当x→x0x \to x_0x→x0(或 x→∞x \to \inftyx→∞)时的极限为零,那么称函数f(x)f(x)f(x)为当x→x0x \to x_0x→x0(或x→∞x \to \inftyx→∞)时的无穷小.
记作limx→x0f(x)=0,(或limx→∞f(x)=0).\lim\limits_{x \to x_0}{f(x)} = 0,(或 \lim\limits_{x \to \infty}{f(x)} = 0).x→x0limf(x)=0,(或x→∞limf(x)=0).
定理 1 在自变量的统一变化过程x→x0x \to x_0x→x0 (或 x→∞x \to \inftyx→∞)中,函数f(x)f(x)f(x)具有极限AAA的充分必要条件是f(x)=A+αf(x) = A + \alphaf(x)=A+α,其中α\alphaα是无穷小.
无穷大
定义 2 设函数f(x)f(x)f(x)在x0x_0x0的某一去心邻域内有定义(或∣x∣|x|∣x∣大于某一正数时有定义).如果对于任意给定的正数MMM(不论它多么大),总存在正数 δ\deltaδ(或正数XXX),只要 xxx 适合不等式0<∣x−x0∣<δ0<|x-x_0| < \delta0<∣x−x0∣<δ(或∣x∣>X|x| > X∣x∣>X),对应的函数值f(x)f(x)f(x)总满足不等式∣fx∣>M|fx| > M∣fx∣>M
那么称函数f(x)f(x)f(x)是当x→x0x \to x_0x→x0(或x→∞x \to \inftyx→∞)时的无穷大. 记作
limx→x0=∞(或limx→∞f(x)=∞)\lim\limits_{x \to x_0} = \infty(或\lim\limits_{x \to \infty}{f(x)} = \infty)x→x0lim=∞(或x→∞limf(x)=∞)
如果在无穷大的定义中,把∣f(x)∣>M|f(x)| > M∣f(x)∣>M 换成f(x)>Mf(x) > Mf(x)>M(或f(x)<−Mf(x) < -Mf(x)<−M),就记作
limx→x0(x→∞)=+∞(或limx→x0(x→∞)f(x)=−∞).\lim\limits_{x \to x_0 \atop (x \to \infty) } = +\infty (或 \lim\limits_{x \to x_0 \atop (x \to \infty)}{f(x) = -\infty}).(x→∞)x→x0lim=+∞(或(x→∞)x→x0limf(x)=−∞).
定理 2 在自变量的同一变化过程中,如果f(x)f(x)f(x)为无穷大,那么1f(x)\dfrac{1}{f(x)}f(x)1为无穷小;反之,如果f(x)f(x)f(x)为无穷小,那么1f(x)\dfrac{1}{f(x)}f(x)1为无穷大.