Пример 1. Доказать, что
Доказательство. Возьмем произвольное сколь угодно малое и определим номер такой, чтобы выполнялось неравенство
За возьмем целую часть . Итак, для произвольного найдется номер , что для всех будет выполняться неравенство , следовательно, число 4 является пределом последовательности.
Пример 2. Доказать, что .
Доказательство. Воспользуемся тем, что при рассмотрении предела функции в точке x=1 ее аргумент не принимает значения, равное 1. Имеем
при
Возьмем любое . Тогда:
, если и Отсюда видно, что если взять , то для всех , удовлетворяющих неравенству при , выполняется требуемое неравенство:
Это означает, что
3 Неопределенность
Неопределенности такого вида возникают при вычислении пределов типа: , если
При этом возможны частные случаи:
1) Числитель и знаменатель дроби - многочлены.
Для вычисления предела необходимо разложить числитель и знаменатель на множители и сократить дробь на множитель, порождающий нуль.
Пример 3. Найти
Решение. Разложим на множители числитель и знаменатель дроби:
2) Числитель или знаменатель дроби, или оба содержат иррациональность. Для решения примера необходимо освободиться от иррациональности, умножив числитель и знаменатель дроби на сопряженное выражение, сократить дробь на множитель, порождающий нуль.
Пример 4. Найти
Решение. При числитель и знаменатель стремятся к нулю. Для раскрытия неопределенности умножим числитель и знаменатель на выражение, сопряженное знаменателю по формуле разности кубов. Тогда
получим: =
3) Выражение содержит тригонометрические функции. Для решения примера необходимо путем тригонометрических и алгебраических преобразований свести его к первому замечательному пределу.
Пример 5. Найти
Решение. Подстановкой предельного значения убедимся, что имеем неопределенность . Применяем тригонометрическую формулу , преобразуем полученное выражение, сводим к первому замечательному пределу.
Пример 6. Найти
Решение. Сделаем замену , т.е. Ясно, что при
поэтому
4 Неопределенность вида
1) Числитель и знаменатель дроби при - полиномы.
Для раскрытия неопределенности целесообразно числитель и знаменатель разделить на степень с наивысшим показателем, а затем перейти к пределу.
Пример 7. Найти
Решение.
2) Пример 8. Найти
Решение. Поделим числитель и знаменатель дроби на старшую степень n (выбираем из двух вариантов и ), т.е на
Тогда
5 Неопределенность вида
Для раскрытия этой неопределенности необходимо путем преобразования исходного выражения получить неопределенность вида или , т.е свести к предыдущим случаям 3,4
Пример 9. Найти
Решение.
6 Неопределенность вида
Этот случай нахождения предела функции можно привести к случаю или
путем преобразования функции к виду дроби.
Пример 10. Найти
Решение. Рассматривая данную функцию как дробную со знаменателем, равным единице, избавимся от иррациональности в числителе и затем разделим числитель и знаменатель на x:
7 Неопределенность вида
Неопределенности такого вида появляются при решении примеров вида:
, где , или , где , .
Преобразуя выражения, сводим их ко второму замечательному пределу.
Пример 11. Найти
Решение. Полагая , получим когда , и
,
, так как
Комбинированные случаи
Для этих наиболее сложных случаев раскрытия неопределенностей общих рекомендаций нет. В каждом примере свой подход к решению. При достаточно хороших навыках в решении пяти предыдущих случаях, можно воспользоваться, приведенными выше рекомендациями.
Пример 12.
Решение.
Имеем неопределенность вида . Это отчетливо видно, если с помощью свойств логарифма представить предел в виде:
=
На основании непрерывности логарифмической функции перейдем к пределу под символом логарифма, т.е