极限练习题
极限练习题
通过以下练习题来巩固和检验对极限知识的掌握程度。
基础概念练习
练习 1
求极限 x→0limxsin3x。
参考答案
解题思路:利用重要极限 x→0limxsinx=1。
xsin3x=3⋅3xsin3x,当 x→0 时,3xsin3x→1。
答案:极限值为 3。
练习 2
判断数列 xn=n1 是否为无穷小数列。
参考答案
解题思路:无穷小数列的定义是 n→∞limxn=0。
n→∞limn1=0。
答案:是无穷小数列。
练习 3
利用等价无穷小求极限 x→0limx21−cosx。
参考答案
解题思路:1−cosx∼2x2,所以极限 ≈x22x2=21。
答案:极限值为 21。
练习 4
计算极限 x→∞lim(1+x2)x。
参考答案
解题思路:利用重要极限 x→∞lim(1+xa)x=ea。
这里 a=2,所以极限为 e2。
答案:极限值为 e2。
练习 5
判断函数 f(x)=x1 在 x→0+ 时的极限,并说明其无穷大或无穷小的性质。
参考答案
解题思路:当 x→0+ 时,f(x)=x1→+∞,是无穷大量。
答案:极限不存在(趋于 +∞),是无穷大量。
运算法则练习
练习 6
计算极限 limx→2x−2x2−4。
参考答案
解题思路:
先化简,再求极限。
详细步骤:
-
x−2x2−4=x−2(x−2)(x+2)=x+2(当 x=2 时)
-
limx→2x−2x2−4=limx→2(x+2)=4
答案:极限值为 4。
练习 7
计算极限 limx→0xsinx+x。
参考答案
解题思路:
利用极限的加法法则和重要极限。
详细步骤:
-
limx→0xsinx+x=limx→0(xsinx+xx)
-
=limx→0xsinx+limx→01
-
=1+1=2
答案:极限值为 2。
练习 8
计算极限 limx→∞x2+2xx2+3x+1。
参考答案
解题思路:
分子分母同除以最高次项。
详细步骤:
-
x2+2xx2+3x+1=1+x21+x3+x21
-
limx→∞x2+2xx2+3x+1=limx→∞1+x21+x3+x21
-
=1+01+0+0=1
答案:极限值为 1。
无穷小比较练习
练习 9
判断当 x→0 时,x3 与 x2 的关系。
参考答案
解题思路:
计算 limx→0x2x3 来判断关系。
详细步骤:
-
limx→0x2x3=limx→0x=0
-
由于极限为 0,所以 x3 是 x2 的高阶无穷小。
答案:x3 是 x2 的高阶无穷小。
练习 10
利用等价无穷小求极限 limx→0x3tanx−sinx。
参考答案
解题思路:
利用等价无穷小代换简化计算。
详细步骤:
-
当 x→0 时,tanx∼x,sinx∼x
-
但是 tanx−sinx 不能直接代换,需要进一步处理
-
tanx−sinx=cosxsinx−sinx=sinx(cosx1−1)=sinx⋅cosx1−cosx
-
当 x→0 时,sinx∼x,1−cosx∼2x2,cosx→1
-
所以 tanx−sinx∼x⋅2x2=2x3
-
因此 limx→0x3tanx−sinx=limx→0x32x3=21
答案:极限值为 21。
极限存在准则练习
练习 11
利用夹逼准则求极限 limx→0x2sinx1。
参考答案
解题思路:
利用 sin 函数的有界性构造夹逼不等式。
详细步骤:
-
由于 −1≤sinx1≤1,所以 −x2≤x2sinx1≤x2
-
limx→0(−x2)=limx→0x2=0
-
由夹逼准则,limx→0x2sinx1=0
答案:极限值为 0。
练习 12
证明数列 xn=n2+nn2+1 收敛并求其极限。
参考答案
解题思路:
先证明数列单调递减且有下界,然后求极限。
详细步骤:
-
证明单调递减:
xn+1−xn=(n+1)2+(n+1)(n+1)2+1−n2+nn2+1<0
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证明有下界:
xn=n2+nn2+1=1−n2+nn−1>0
-
由单调有界准则,数列收敛
-
求极限:
limn→∞n2+nn2+1=limn→∞1+n11+n21=1
答案:数列收敛,极限为 1。
重要极限练习
练习 13
求极限 limx→0xsin5x。
参考答案
解题思路:
利用第一个重要极限的推广形式。
详细步骤:
-
limx→0xsin5x=limx→05⋅5xsin5x
-
=5⋅limx→05xsin5x=5⋅1=5
答案:极限值为 5。
练习 14
求极限 limx→∞(1+x3)x。
参考答案
解题思路:
利用第二个重要极限的推广形式。
详细步骤:
- limx→∞(1+x3)x=e3
答案:极限值为 e3。
练习 15
求极限 limx→0sinxex−1。
参考答案
解题思路:
利用等价无穷小代换。
详细步骤:
-
当 x→0 时,ex−1∼x,sinx∼x
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limx→0sinxex−1=limx→0xx=1
答案:极限值为 1。
综合练习
练习 16
判断函数 f(x)=x−1x2−1 在 x=1 处的极限是否存在。
参考答案
解题思路:
需要分别计算左极限和右极限,看它们是否相等。
详细步骤:
-
计算右极限:limx→1+x−1x2−1=limx→1+x−1(x−1)(x+1)=limx→1+(x+1)=2
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计算左极限:limx→1−x−1x2−1=limx→1−x−1(x−1)(x+1)=limx→1−(x+1)=2
-
由于左极限等于右极限,所以极限存在。
答案:极限存在,值为 2。
练习 17
证明数列 xn=n+1n 的极限为 1。
参考答案
解题思路:
使用极限的定义,证明对于任意 ε>0,存在 N 使得当 n>N 时,∣xn−1∣<ε。
详细步骤:
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∣xn−1∣=n+1n−1=n+1n−(n+1)=n+11
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要使 n+11<ε,需要 n+1>ε1,即 n>ε1−1
-
取 N=⌊ε1−1⌋+1,则当 n>N 时,∣xn−1∣<ε
答案:数列极限为 1。
练习 18
判断函数 f(x)=x1 在 x=0 处的极限是否存在。
参考答案
解题思路:
分别计算左极限和右极限,看它们是否相等。
详细步骤:
-
右极限:limx→0+x1=+∞
-
左极限:limx→0−x1=−∞
-
由于左极限不等于右极限,所以极限不存在。
答案:极限不存在。
练习建议
- 循序渐进:从基础概念练习开始,逐步过渡到综合练习
- 理解思路:不仅要会做,更要理解解题思路和方法
- 举一反三:掌握解题方法后,尝试解决类似的问题
- 查漏补缺:通过练习发现知识盲点,及时补充学习
- 总结归纳:将解题方法和技巧进行总结,形成自己的解题体系