你的疑问貌似很多,其实都是一个问题。我总的跟你讲一下这部分知识。
“等价无穷小替换”是一个很危险的做法,弄不好就会出错,对于高数的初学者来说更是头疼。其实等你学到“泰勒级数”一部分,就可以丢掉“等价无穷小替换”这个方法了,用泰勒级数做,思路清晰、方法通用且不会出错。
我简单说说泰勒级数的知识:
一个函数可以用一个无穷多项的多项式来逼近。比如:
sin x = x/1! - (x^3)/3! + (x^5)/5! - (x^7)/7! + ...
这就是把sinx这个函数展开成了泰勒级数,项数越多逼近的越相似,项数无穷多,两者就是完全相等。
再来说说等价无穷小的知识:
当x-->0时,sinx与x是等价无穷小。
比较以上两者,我们发现:
等价无穷小其实就是取了泰勒级数的第一项!而忽略了高阶的无穷小!
这就是等价无穷小的实质!
接下来问题就清楚了。我写几个题目:
(1)lim {x-->0} (sinx-x)/x
(2)lim {x-->0} (sinx-x)/(x^2)
(3)lim {x-->0} (sinx-x)/(x^3)
我们先用泰勒级数来做,做出正确答案先。
把sinx用代入
sinx-x=-(x^3)/3! + (x^5)/5! - (x^7)/7! + ...
再除以分母,很快得到结果:
(1)=lim {x-->0} -(x^2)/3! + (x^4)/5! - (x^6)/7! + ...=0
(2)=lim {x-->0} -(x^1)/3! + (x^3)/5! - (x^5)/7! + ...=0
(3)=lim {x-->0} -1/3! + (x^2)/5! - (x^4)/7! + ...=-1/6
这个答案是毋庸置疑的,不信你也可以用罗比达法则来做,不停求导就是了。
比如(3)lim {x-->0} (sinx-x)/(x^3)
=lim {x-->0} (cos-1)/(3x^2)
=lim {x-->0} (-sinx)/(6x)
=lim {x-->0} (-cosx)/6
=-1/6
而我们用等价无穷小替换来做时,因为sinx等价于x,所以上面三个式子分子一减都没了,结果算出来三题都是0。
这就是为什么加减法不能用等价无穷小替换的原因!
如果我们用等价无穷小替换的方法,加减法把等价无穷小对消掉了,我们觉得是彻彻底底的对消了,什么都没了。
但其实并非如此,还剩下高阶无穷小没有写出来,(就像上题中的x^3)。此时分母如果再除以一个和高价无穷小同样量级的式子,答案就不是0喽,就像上面的第(3)题。
这就是问题所在!老师跟初学者说加减法不能替换,但是有些题目初学者替换了做,结果跟答案是一样的,就像第(1)(2)两题。那是因为除以的分母比较大,分子上残留的高阶无穷小的作用还没有发挥出来!结果跟答案一样只是巧合,从做法的逻辑上来讲已经是错的了。
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至于你提的问题,我就不逐一回答了,你照着我上面说的分析原因,就知道了,比如:“lim(A+B)C 可以直接代换为 lim(D+B)C吗?”当然不能,就用我举的例子。
你这部分困惑不用过分着急,等学到后面就全懂了,现在老师讲的不清楚也不是因为老师水平不够,而是初学者有很多不知道,老师没法讲!
有什么具体问题直接Hi我吧。
楼主有点困惑啊,希望我的解答对你又所帮助
第一个问题
关于limA = limD
进而 limA+limB = limD+limB ==> lim(A+B) = lim(D+B)
==> lim(A+B)limC = lim(D+B)limC
==> lim(A+B)C = lim(D+B)C
楼主说的没错 只要极限都存在的话肯定可以这么代了,
这点请楼主放心,这是极限的最最基本的运算法则啊
那为什么老师说不能带加减,只能代乘除了,请楼主切记
上述成立的条件!是极限都存在啊,
如一楼同学的例题 lim {x-->0} (sinx-x)/(x^3)
就不能代了 因为分母极限为零!!!
请楼主注意 分母极限为零 就有两个问题
其一极限四则运算法则里不允许分母为零!!!
其二 除以零 相当于乘以无穷大,无穷大就是极限不存在啊
请楼主试想一下将分母换成一个常数就可以代了啊
第二个问题二楼的兄弟回答的很不错啊
最后提醒楼主极限运算中用到两个法则
一个是极限的四则运算法则
一个是无穷小的运算法则
注意注意区别联系啊
limA+limB = limD+limB ==> lim(A+B) = lim(D+B)
你这步做的是需要一定条件下才能成立的 所以下面写的也就不一定成立
如果极限存在 并且不是无穷小或无穷大的时候是可以代换的
在X趋近于a的情况下 只有lim(A+B)C这个式子是未定式的情况下才能将X代换成a,如果不是未定式的话 是不能代换的 需要用法则化简
最后一个问题:只要将X代换成a后 对极限本身没有什么影响 可以单独代换
例:lim (lnx/1-x)sinx中 x趋向于0
这里1-x就可以代换成1-0而lnx和sinx就不用代换
关于老师说的只可以代换积和商中的,不可以代换和差中的是因为积和商不会出现“0”的问题,而和差可能会有,比如说:lim(sinx-x)/(sinx-x)在x趋近于0时按等价代换来说=lim(x-x)/(sinx-x)=0,而显然应该=lim1=1