2函数极限的性质

发布 2022-09-22 22:46:28 阅读 5319

在§1中我们引入了下述六种类型的函数极限:

它们具有与数列极限相类似的一些性质,下面以第4)种类型的极限为代表来叙述并证明这些性质。

至于其他类型极限的性质及其证明,只要相应的作些修改即可。

定理3.2(唯一性)若极限存在,则此极限是唯一的。

证设、都是当时的极限,则对任给的,分别存在正数与,使得当。时有。

当时有。

取,则当时,(1)式与 (2) 式同时成立,故有。

由的任意性得。这就证明了极限是唯一的。

定理3.3(局部有界性) 若极限存在,则在某空心邻域内有界。

证设 。取,则存在,使得对一切有。

这就证明了在内有界。

定理3.4(局部保号性)若(或),则对任何正数 (或),存在使得对一切有。

或)。证设,对任何,取,则存在,使得对一切有。

这就证得结论。对于的情形可类似地证明。

定理3.5(保不等式性)设与都存在,且在某邻域内有,则。

证设,,则对任给的,分别存在正数与,使得当时。

当时有。

令,则当时,不等式与(4),(5)式同时成立,于是。

有,从而。由的任意性得,即(3)式成立。

定理3.6(迫敛性)设==,且在某内有。

则 。证按假设,对任给的,分别存在正数与 ,使得当时。

当时有。

令,则当时,不等式(6)、(7)、(8)式同时成立,故有由此得 ,所以。

定理3.7(四则运算法则)若极限与都存在,则函数,当。

时极限也存在,且。

又若,则当时极限也存在,且有。

这个定理的证明类似于数列极限中的相应定理,留给读者作为练习。

利用函数极限的迫敛性与四则运算法则,我们可从一些简单的函数极限出发计算较复杂的函数极限。

例1求。解由第一章§3习题13,当时有 ,而 ,故由迫敛性得。

另一方面,当时有 ,故由迫敛性又可得。

综上,我们求得 。

例2 求。解由及§1例4所得的。

并按四则运算法则有。

例3 求 解当时有 。

故所求极限等于 。

例4 证明。

证任给(不妨设),为使。

即,利用对数函数(当时)的严格增性,只要。

于是,令,则当时,就有(9)式成立,从而证得结论。

3 2函数极限的性质

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