1.5 无穷大量、无穷小量及其比较

高等数学A1



周维祺

引例:

极限为无穷大

给定实函数,若对任意,总存在
使中的所有都满足
则称时,极限为无穷,记作

极限为无穷大

给定实函数,若对任意,总存在
使中的所有都满足
则称时,极限为无穷,记作

通常不关注无穷远处的符号

将以上定义中的改为 可得极限为的定义

将以上定义中的改为可得极限为的定义

将以上定义中的改为可得时的极限定义

将以上定义中的改为可得时的极限定义

数列的极限为无穷大

称实数列的极限为无穷大(记作),若对任意,都存在,使得对任意都成立。

极限为无穷大

,则对任意极限为的实数列(且)都有 (此处也可以是无穷)

练习

  • 判断以下说法是否正确,说明理由

  • 有界,则有极限

  • 无界,则

  • ,则

解答

  • 反例:

  • 反例:
    无界,取,则,而

  • 正确

无穷大量和无穷小量

  • 本课程中,若一变量的极限为无穷,则称其为一无穷大量

  • 若一变量的极限为,则称其为一无穷小量

  • (尽管如此,本人不建议使用这样的概念)

无穷大量的比较

  • 是无穷大量

  • 增长速度远快于
    例:

  • 增长速度相仿
    例:

  • 增长速度远慢于

无穷小量的比较

  • 是无穷小量

  • 衰减速度远慢于
    例:

  • 衰减速度相仿
    例:

  • 衰减速度远快于

等价无穷量的替换

  • ,则求极限时可以用替换

  • 例:

  • 此处本质上是利用极限的可乘性

  • (本人不建议使用这样的方法: 易忽视需要审慎判断的细节,例:不连续复合函数中的替换)

拓展阅读: 小记号

  • 一般用 表示

  • ,则表示衰减的速度远快于,例:,

  • 这也是教材中的用法(高阶无穷小)

拓展阅读: 大记号

  • 一般用 表示存在常数,使得对充分大的恒成立(存在,使之对都成立)

  • 通常用于表示当增长的速度不超过,例:

  • 尽管的情况也可以写作,但习惯上用表示两者增长速度相当(等价无穷大)

小结

  • 极限为无穷大的定义

  • 无界极限为无穷大

  • 无穷大量和无穷小量