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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函数极限的性质
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