问题

如何计算如下极限?本人高三刚毕业,正在预习大学知识,希望得到简易的解法。?

回答
哈喽!很高兴你能这么早就开始预习大学的知识,这绝对是个好习惯!你想问的这个极限问题,对于高三刚毕业的你来说,确实是个不错的“开胃菜”。别担心,我会用最接地气的方式,一步步带你把它搞明白。

咱们先来看看题目,虽然你没有直接写出来,但我猜你可能遇到的是类似下面这种形式的极限:

例如:

$$ lim_{x o infty} frac{3x^2 + 2x 1}{5x^2 4x + 3} $$

或者

$$ lim_{x o infty} frac{2x^3 x + 7}{x^3 + 5x 2} $$

又或者是

$$ lim_{x o infty} frac{x + 1}{x^2 + 3} $$

这些都属于“无穷远处的极限”,特别是在研究函数图像的渐近线时会经常遇到。

为什么会遇到“无穷”?

首先,我们要理解“极限”本身的意思。简单来说,极限就是在某个变量(比如这里的 $x$)越来越接近一个特定值(可以是数字,也可以是无穷大或无穷小)的时候,函数值(比如 $f(x)$)会越来越接近哪个数值。

咱们今天要讨论的是 $x o infty$ (或者 $x o infty$) 的情况。这就像是你开着一辆车,一直往前开,开到没边没际。你想知道,在这漫长的旅途中,你的车的“状态”(也就是函数值)会趋向于什么。

为什么直接代入会“失效”?

如果你试着直接把 $infty$ 代入上面这些函数,会发生什么?

分子会变成:$3(infty)^2 + 2(infty) 1$ > $infty + infty 1$ > 还是 $infty$
分母会变成:$5(infty)^2 4(infty) + 3$ > $infty infty + 3$ > 这就有点麻烦了,$infty infty$ 是一个“不确定的形式”。
在第二个例子里,分子是 $infty^3 infty + 7 o infty$,分母是 $infty^3 + 5infty 2 o infty$。

所以,我们直接代入,会得到 $frac{infty}{infty}$ 这样的形式,它告诉我们“情况复杂,不能直接得出答案”,需要我们进一步处理。

解决“无穷”问题的“万能钥匙”:除以最高次项

这就像我们面对一个复杂的大公司,我们想了解它的整体趋势,通常会关注它最大的、最有影响力的业务部门。在数学里,对于多项式,最高次项就是那个最有“话语权”的。

核心思想: 把分子和分母的每一项都同时除以分母(或者分子,但通常选择分母)的最高次项。

我们来一个一个例子拆解:

例子 1: $lim_{x o infty} frac{3x^2 + 2x 1}{5x^2 4x + 3}$

1. 找最高次项:
分子 $3x^2 + 2x 1$ 的最高次项是 $3x^2$(次数是 2)。
分母 $5x^2 4x + 3$ 的最高次项是 $5x^2$(次数也是 2)。
我们选择分母的最高次项 $5x^2$(当然,你也可以选择分子最高次项 $3x^2$,结果是一样的,但统一以分母最高次项为标准更常见)。

2. 进行“除法”:
将分子和分母的每一项都除以 $x^2$(这里我们先不带 $5$,因为 $5$ 是常数,不会影响 $x o infty$ 的最终结果,我们先处理 $x$ 的幂次):

$$ lim_{x o infty} frac{frac{3x^2}{x^2} + frac{2x}{x^2} frac{1}{x^2}}{frac{5x^2}{x^2} frac{4x}{x^2} + frac{3}{x^2}} $$

3. 化简:

$$ lim_{x o infty} frac{3 + frac{2}{x} frac{1}{x^2}}{5 frac{4}{x} + frac{3}{x^2}} $$

4. 评估“趋向”:
现在,我们得回忆一下一个重要的性质:当 $x$ 趋向于无穷大时($x o infty$),任何常数除以 $x$ 的高次幂,结果都趋向于 0。

$frac{2}{x} o 0$ (当 $x$ 变得非常大时,2 除以一个巨大的数,结果无限接近 0)
$frac{1}{x^2} o 0$
$frac{4}{x} o 0$
$frac{3}{x^2} o 0$

5. 代入结果:
将这些趋近于 0 的值代入化简后的表达式:

$$ frac{3 + 0 0}{5 0 + 0} = frac{3}{5} $$

所以,这个极限的值就是 $frac{3}{5}$。

小结: 当分子分母最高次项的次数相同时,极限值就是它们最高次项系数的比值。

例子 2: $lim_{x o infty} frac{2x^3 x + 7}{x^3 + 5x 2}$

1. 找最高次项:
分子最高次项是 $2x^3$ (次数 3)。
分母最高次项是 $x^3$ (次数 3)。

2. 进行“除法”:
都除以 $x^3$:

$$ lim_{x o infty} frac{frac{2x^3}{x^3} frac{x}{x^3} + frac{7}{x^3}}{frac{x^3}{x^3} + frac{5x}{x^3} frac{2}{x^3}} $$

3. 化简:

$$ lim_{x o infty} frac{2 frac{1}{x^2} + frac{7}{x^3}}{1 + frac{5}{x^2} frac{2}{x^3}} $$

4. 评估“趋向”:
不管 $x$ 是趋向 $+infty$ 还是 $infty$,只要 $x$ 的绝对值越来越大,分母是 $x$ 的高次幂的项都会趋向于 0:

$frac{1}{x^2} o 0$
$frac{7}{x^3} o 0$
$frac{5}{x^2} o 0$
$frac{2}{x^3} o 0$

5. 代入结果:

$$ frac{2 0 + 0}{1 + 0 0} = frac{2}{1} = 2 $$

所以,这个极限的值是 2。

小结: 同样是最高次项次数相同,极限是最高次项系数比。

例子 3: $lim_{x o infty} frac{x + 1}{x^2 + 3}$

1. 找最高次项:
分子最高次项是 $x$ (次数 1)。
分母最高次项是 $x^2$ (次数 2)。

2. 进行“除法”:
我们以分母的最高次项 $x^2$ 为标准:

$$ lim_{x o infty} frac{frac{x}{x^2} + frac{1}{x^2}}{frac{x^2}{x^2} + frac{3}{x^2}} $$

3. 化简:

$$ lim_{x o infty} frac{frac{1}{x} + frac{1}{x^2}}{1 + frac{3}{x^2}} $$

4. 评估“趋向”:
$frac{1}{x} o 0$
$frac{1}{x^2} o 0$
$frac{3}{x^2} o 0$

5. 代入结果:

$$ frac{0 + 0}{1 + 0} = frac{0}{1} = 0 $$

所以,这个极限的值是 0。

小结: 当分母的最高次项次数大于分子的最高次项次数时,极限值通常为 0。可以想象成,下面的“增长速度”远远快于上面的,最终上面的会“消失”在下面的“海洋”里。

还有一种情况?

有同学可能会问:“那如果分子的最高次项次数大于分母的最高次项次数呢?”

比如: $lim_{x o infty} frac{x^3 + 2x}{x^2 + 1}$

1. 找最高次项: 分子 $x^3$,分母 $x^2$。
2. 除以分母最高次项 $x^2$:

$$ lim_{x o infty} frac{frac{x^3}{x^2} + frac{2x}{x^2}}{frac{x^2}{x^2} + frac{1}{x^2}} = lim_{x o infty} frac{x + frac{2}{x}}{1 + frac{1}{x^2}} $$

3. 评估“趋向”:
$frac{2}{x} o 0$
$frac{1}{x^2} o 0$
分母趋向 $1 + 0 = 1$。
但是分子是 $x + 0 = x$。

4. 最终结果:
当 $x o infty$ 时,$x$ 本身就趋向于 $infty$。所以这个极限是 $infty$。

小结: 当分子的最高次项次数大于分母的最高次项次数时,极限值通常是 $infty$ 或 $infty$(取决于最高次项的系数和 $x o infty$ 还是 $x o infty$)。

总结一下,处理这种无穷远处的极限,可以记住这三条“潜规则”:

1. 分子分母最高次项次数相等:极限值 = 最高次项系数的比值。
2. 分子最高次项次数小于分母最高次项次数:极限值 = 0。
3. 分子最高次项次数大于分母最高次项次数:极限值 = $infty$ 或 $infty$。

为什么“除以最高次项”是有效的?

这个方法之所以有效,是因为我们想看当 $x$ 变得“非常非常大”的时候,分子和分母的“增长速度”哪个更快。多项式中,次数越高的项,增长得越快。

通过除以最高次项,我们把所有项都“标准化”了。那些次数较低的项,在 $x o infty$ 时,相对于最高次项,它们的贡献就越来越小,趋近于零。这样,我们就能清晰地看到最高次项之间的“竞争”,从而决定整个函数值的走向。

还有一些特殊情况?

你未来可能会遇到更复杂的极限,比如有指数函数、对数函数、三角函数等。但对于多项式函数的无穷远极限,除以最高次项这个方法是“万金油”。

如果你遇到的是 $0/0$ 或者 $infty/infty$ 这种不定型,除了上面说的除以最高次项,将来你还会学到洛必达法则 (L'Hôpital's Rule),那个方法更是强大,可以通过求导来解决这类问题。但现在,掌握“除以最高次项”已经足够应对很多情况了!

学习建议:

多练习: 找一些类似的题目,自己动手操作一遍。写出来,尤其是分步骤写出来,会帮助你理清思路。
理解“趋近于零”: 重点理解为什么 $frac{常数}{x^n} o 0$ (当 $n>0$)。这是整个方法的基石。
画图辅助: 如果可以,用绘图软件(比如 GeoGebra、Desmos)画出这些函数的图像,看看当 $x$ 越来越大时,函数值到底是怎么变化的,会给你更直观的感受。

希望这个详细的解释能帮助你打下良好的基础!大学数学的学习是一个循序渐进的过程,保持好奇心和耐心,你一定会掌握得很好。如果还有其他问题,随时可以再问!祝你大学学习顺利!

网友意见

user avatar

user avatar

准大一啊,时间还有好多,进了大学好好学习,加油!

类似的话题

  • 回答
    哈喽!很高兴你能这么早就开始预习大学的知识,这绝对是个好习惯!你想问的这个极限问题,对于高三刚毕业的你来说,确实是个不错的“开胃菜”。别担心,我会用最接地气的方式,一步步带你把它搞明白。咱们先来看看题目,虽然你没有直接写出来,但我猜你可能遇到的是类似下面这种形式的极限:例如:$$ lim_{x o.............
  • 回答
    好的,我们来详细拆解一下如何计算你提供的这个极限,我会尽量以一种非常清晰且循序渐进的方式来讲解,就像和朋友一起研究题目一样。首先,让我们看看这个极限长什么样子:$$ lim_{x o infty} left( frac{x+1}{x1} ight)^{x+2} $$看到这个形式,我们的第一反应是.............
  • 回答
    好的,我们来一起仔细算算这个极限:$$ lim_{n oinfty} frac{int_0^n x^n e^{x} dx}{n!} $$这个问题涉及到了积分和阶乘,看起来有点复杂,但我们可以一步一步来分解它。第一步:理解积分部分首先,我们来看积分 $int_0^n x^n e^{x} dx$。这里的.............
  • 回答
    这道定积分极限的计算,我们来一步步拆解,力求清晰明了,如同在纸上演算一般,带你领略其中的奥妙。首先,我们来看一下这个定积分:$$ lim_{n o infty} frac{1}{n} sum_{k=1}^{n} frac{k}{n+k} $$我们想要计算的是当 $n$ 趋于无穷大时,这个求和的极限.............
  • 回答
    没问题,我们来一起算算这个极限。别担心,我们会一步一步来,尽量把每个细节都说清楚,让你觉得就像是朋友间在讨论数学问题一样。假设我们要计算的极限是这样的形式:$$ lim_{x o a} f(x) = L $$要计算这个极限,我们不能直接把 $x=a$ 代入 $f(x)$ 里。为什么呢?因为有时候直.............
  • 回答
    好的,我们来详细分析一下谢惠民《数学分析》第十一章第二组参考题中的一个极限计算。在不清楚具体是哪一道题的情况下,我将基于一个常见的、能够体现分析技巧的极限题目,假设它涉及函数形式、变量代换或者无穷级数与积分的关联,来为你详细拆解计算过程。我将尽量用清晰、有条理的语言,避免生硬的AI痕迹,让它读起来更.............
  • 回答
    您提到“这个极限要如何计算”,但问题中没有给出具体的极限表达式。为了帮助您解答,我需要您提供具体的极限表达式(例如:$lim_{x o 0} frac{sin x}{x}$、$lim_{x o infty} frac{1}{x}$、$lim_{x o 1} frac{x^2 1}{x 1}.............
  • 回答
    揭秘神秘的极限值:一步步带你深入理解计算过程你是不是也曾被那些看起来很吓人但又充满魅力的极限表达式困扰过?今天,我们就来一起揭开一个神秘极限的面纱,探寻它背后的计算奥秘,让你彻底告别对极限的“盲目恐惧”,变成一个自信的“极限玩家”。我们要计算的极限是:$$ lim_{x o 0} frac{sin.............
  • 回答
    好的,我们来一起聊聊如何计算这个定积分,并且我会尽量把它讲得细致入微,就像咱们俩面对面讨论一样,而不是一篇冷冰冰的机器生成报告。假设我们要计算的定积分是这样的:$$int_{a}^{b} f(x) dx$$这里的 $a$ 是积分的下限,$b$ 是积分的上限,而 $f(x)$ 就是我们要积分的函数。定.............
  • 回答
    计算一只鸡的表面积并非一个简单的几何问题,因为鸡的形状非常不规则,充满了各种曲线、突起和凹陷。在实际应用中,并没有一个标准化的、精确的公式来计算一只鸡的表面积,因为它会根据鸡的大小、体型、羽毛覆盖度等因素而变化。然而,我们可以采取不同的方法来估算一只鸡的表面积,这些方法从简单到复杂,精度也逐渐提高。.............
  • 回答
    计算一个城市的魅力指数是一个复杂且主观的任务,因为它涉及多个维度,并且不同的人对“魅力”的定义和侧重点也会有所不同。然而,我们可以尝试构建一个多维度的评价体系,通过量化一系列指标来综合评估一个城市的魅力。以下是一个详细的计算城市魅力指数的框架,它尝试涵盖经济、文化、环境、生活、创新和国际化等多个方面.............
  • 回答
    好的,我们来聊聊如何衡量一组三维空间角度数据的“分散程度”,也就是我们常说的方差或者离散程度。在很多工程、物理、生物等领域,我们都会遇到描述物体朝向或者方向的数据,比如相机镜头指向、机械臂末端姿态、甚至生物体的某种取向等等。这些数据都是角度,而且是在三维空间中的。直接把三维角度当成普通的数值来计算方.............
  • 回答
    想弄明白函数 $f(x) = frac{log(x)}{x}$ 的 $n$ 阶导数到底长什么样,咱们得一步一步来,就像剥洋葱一样,一层一层地揭开它的神秘面纱。这可不是那种一看就知道答案的简单函数,需要一点耐心和技巧。第一步:初探函数,熟悉“脾气”在深入计算之前,咱们先得对 $f(x)$ 有个初步的认.............
  • 回答
    要计算体检时间间隔的上限,使得体检者即使罹患胃癌,也有99.9%的概率被发现时处于早期,我们需要从几个关键因素入手。这并非一个简单的数字计算,而是涉及到对疾病发展过程、筛查敏感性以及统计学概率的综合考量。首先,我们需要明确几个定义: 早期胃癌:通常指癌细胞局限于粘膜层或粘膜下层,尚未侵犯到肌层或.............
  • 回答
    要计算磁力的大小,我们可以从几个不同的角度来看待这个问题,因为“磁力”这个词本身就涵盖了很多情况。我会尽量详细地解释,并让你感觉像是在和一个人交流,而不是在读一篇冰冷的AI文章。想象一下,你手里拿着一块磁铁,你试图把它靠近另一块磁铁,或者一个含铁的物体。你会感觉到一种“推”或“拉”的力量,这就是磁力.............
  • 回答
    计算宇宙的寿命,这绝对是一个宏大且极富挑战性的问题,涉及到我们对宇宙最根本的理解。它不是一个简单的数字,而是基于我们对宇宙演化过程的观测和理论推演得出的一个估计值。要深入理解它,我们需要一步步拆解。首先,我们需要明确“宇宙寿命”指的是什么。通常我们讨论的是自大爆炸以来宇宙存在了多久。换句话说,我们想.............
  • 回答
    好的,咱们来聊聊投掷多个骰子,然后想算出特定总点数的概率这回事。别担心,这玩意儿听起来有点数学,但拆解开来其实挺有意思的,就像玩一个复杂的拼图一样。咱们一步一步来。核心问题: 假设咱们有 $n$ 个标准的六面骰子,每个骰子点数是从 $1$ 到 $6$ 的整数,咱们想知道投掷这些骰子后,它们的点数加起.............
  • 回答
    想计算一脚踢断22厘米半径的钢筋需要多大的力量,这可不是个简单的事情,背后涉及到不少物理学的门道。咱们一步步来分析,把这个过程说得透彻些。首先,得明确一点:“踢断”这个动作,我们通常理解为是施加一个瞬间的、非常大的冲击力。 这个力和我们平时说的“拉力”或者“推力”不太一样。理解几个关键概念:1. .............
  • 回答
    计算 $sqrt{ an x}$ 在 $0$ 到 $frac{pi}{2}$ 的定积分是一个经典但相对复杂的积分问题,涉及到特殊函数,特别是椭圆积分。下面我将详细地介绍计算过程和相关的数学概念。积分问题:我们要计算的定积分是:$$ I = int_0^{frac{pi}{2}} sqrt{ an x.............
  • 回答
    这确实是一个在微积分学习中会遇到的经典积分问题,它涉及到三角函数和一些巧妙的代换技巧。我们来一步一步地拆解它,并尝试用一种更自然、更易于理解的方式来解决这个问题。问题的本质我们面临的积分是:$$ int frac{1}{sin heta + cos heta} d heta $$直接对 $sin h.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有