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等价无穷小性质的理解、延拓及应用【摘要】 等价无穷小具有很好的性质,灵活运用这些性质,无论是在在求极限的运算中,还是在正项级数的敛散性判断中,都可取到预想不到的效果,能达到罗比塔法则所不能取代的作用。通过举例,对比了不同情况下等价无穷小的应用以及在应用过程中应注意的一些性质条件,不仅使这些原本复杂的问题简单化,而且可避免出现错误地应用等价无穷小。【关键词】 等价无穷小 极限 罗比塔法则 正项级数 比较审敛法Comprension,Expand and Application of Equivalent Infinitesimal's CharacterAbstract Equivalent Infinitesimal have good characters,both in opreation of test for Limit and determine whether the positive series converges or diverges,if these quality that apply flexibly can obtain more effect,the effection can not be replace by L'Hospital Rule.this paper give examples and compare some instance to pay attention to condition in application of Equivalent Limit,so the question can be simply and avoid error in application.Key words equivalent Infinitesimal; limit; L'Hospital rule positive series; comparison test等价无穷小概念是高等数学中最基本的概念之一,但在高等数学中等价无穷小的性质仅仅在“无穷小的比较”中出现过,其他地方似乎都未涉及到。其实,在判断广义积分、级数的敛散性,特别是在求极限的运算过程中,无穷小具有很好的性质,掌握并充分利用好它的性质,往往会使一些复杂的问题简单化,可起到事半功倍的效果,反之,则会错误百出,有时还很难判断错在什么地方。因此,有必要对等价无穷小的性质进行深刻地认识和理解,以便恰当运用,达到简化运算的目的。1 等价无穷小的概念及其重要性质〔1〕无穷小的定义是以极限的形式来定义的,当x→x0时(或x→∞)时,limf(x)=0,则称函数f(x)当x→x0时(或x→∞)时为无穷小。当limβα=1,就说β与α是等价无穷小。常见性质有:设α,α′,β,β′,γ 等均为同一自变量变化过程中的无穷小, ① 若α~α′,β~β′, 且limα′β′存在,则limαβ=limα′β′② 若α~β,β~γ,则α~γ性质①表明等价无穷小量的商的极限求法。性质②表明等价无穷小的传递性若能运用极限的运算法则,可继续拓展出下列结论:③ 若α~α′,β~β′, 且limβα=c(≠-1),则α+β~α′+β′证明:∵ limα+βα′+β′=lim1+βαα′α+β′α′=lim1+c1+αα′·βα·β′β=lim1+c1+c=1 ∴ α+β~α′+β′而学生则往往在性质(3)的应用上忽略了“limβα=c(≠-1)”这个条件,千篇一律认为“α~α′,β~β′,则有α+β~α′+β′④ 若α~α′,β~β′, 且limAα′±Bβ′Cα′±Dβ′存在,则当Aα′±Bβ′Cα′±Dβ′≠0且 limAα±BβCα±Dβ存在,有limAα±BβCα±Dβ=limAα′±Bβ′Cα′±Dβ′此性质的证明见文献〔2〕,性质③、④在加减法运算的求极限中就使等价无穷小的代换有了可能性,从而大大地简化了计算。但要注意条件“limβα=c(≠-1)”,“Aα′±Bβ′Cα′±Dβ′≠0”的使用。2 等价无穷小的应用2.1 在求极限中经常用到的等价无穷小有 x~sinx~arcsinx~tanx~arctanx~ln(1+x)~ex-1, 1-cosx~12x2, n1+x~1+xn,(x→0)例1 limx→0tanx-sinxx3解:原式=limx→0sinx(1-cosx)x3cosx=limx→0x·12x2x3(∵ sinx~x,1-cosx~x22)=12此题也可用罗比塔法则做,但不能用性质④做。∵ tanx-sinxx3=x-xx3=0,不满足性质④的条件,否则得出错误结论0。例2 limx→0e2x-31+xx+sinx2解:原式=limx→0e2x-1-(31+x-1)x+x2=limx→02x-13xx(1+x)=53用性质④直接将等价无穷小代换进去,也可用罗比塔法则做。例3 limx→0(1x2-cot2x)解法1:原式=limx→0sin2x-x2cos2xx2sin2x=limx→0(sinx+xcosx)(sinx-xcosx)x4=limx→0x2(1+cosx)(1-cosx)x4 (∵ sinx~x)=limx→0(1+cosx)(1-cosx)x2=limx→012x2·(1+cosx)x2=1解法2:原式=limx→0tan2x-x2x2tan2x=limx→0(tanx+x)(tanx-x)x4=limx→02x(tanx-x)x44 (∵ tanx~x)=limx→02(tanx-x)x3=limx→02(sec2x-1)3x2=23limx→0tan2xx2=23 (∵ tanx~x)两种解法的结果不同,哪一种正确呢?可以发现解法1错了,根源在于错用sinx-xcosx~x-xcosx (注意limx→0sinx-xcosx=-1), 由性质③ sinx-xcosx并不等价于x-xcosx 。 从解法2又可以看到尽管罗比塔法则是求极限的一个有力工具,但往往需要几种方法结合起来运用,特别是恰当适时地运用等价无穷小的代换,能使运算简便,很快得出结果。2.2 在正项级数的审敛判别法中,用得比较多的是比较审敛法的极限形式,它也是无穷小的一个应用。比较审敛法的极限形式:设∑∞n=1un 和∑∞n=1vn 都是正项级数, ① 如果limn→∞unvn=l(0≤l<+∞) ,且级数∑∞n=1vn收敛,则级数∑∞n=1un收敛。② 如果limn→∞unvn=l>0 或limn→∞unvn=+∞,且级数∑∞n=1vn发散,则级数∑∞n=1un发散。当l=1时,∑un,∑vn就是等价无穷小。由比较审敛法的极限形式知,∑un与∑vn同敛散性,只要已知∑un,∑vn中某一个的敛散性,就可以找到另一个的敛散性。例4 判定∑∞n=11n2-lnn 的敛散性解: ∵ limn→∞1n2-lnn1n2=limn→∞n2n2-lnn=1 又∑1n2 收敛 ∴ ∑∞n=11n2-lnn 收敛例5 研究∑∞n=11ln(1+n)的敛散性解: limn→∞1ln(1+n)1n=limn→∞nln(1+n)=1 而∑1n 发散 ∴ ∑∞n=11ln(1+n) 发散3 等价无穷小无可比拟的作用以例3看,若直接用罗比塔法则会发现出现以下结果:原式=limx→0tan2x-x2x2tan2x=limx→02(secx·tanx-x)2xtan2x+2x2tanx·secx=limx→0secx(tan2x-sec2x)-1tan2x+4x·tanx·secx+x2secx(sec2x+tan2x)式子越变越复杂,难于求出最后的结果。而解法2适时运用性质①,将分母x2tan2x替换成x4,又将分子分解因式后进行等价替换,从而很快地求出正确结果。再看一例:例6〔3〕 limx→0+tan(sinx)sin(tanx)解:原式=limx→0+sec2(sinx)cosx2tan(sinx)cos(tanx)sec2x2sin(tanx) (用罗比塔法则)=limx→0+sec2(sinx)cosxcos(tanx)sec2x·limx→0+sin(tanx)tan(sinx) (分离非零极限乘积因子)=limx→0+sin(tanx)tan(sinx) (算出非零极限)=limx→0+cos(sinx)sec2x2sin(tanx)sec2(sinx)cosx2tan(sinx) (用罗比塔法则)=limx→0+cos(sinx)sec2xsec2(sinx)cosx·limx→0+tan(sinx)sin(tanx)=limx→0+tan(sinx)sin(tanx)出现循环,此时用罗比塔法则求不出结果。怎么办?用等价无穷小代换。∵ x~sinx~tanx(x→0)∴ 原式=limx→0+xx=1而得解。由此可看到罗比塔法则并不是万能的,也不一定是最佳的,它的使用具有局限性〔3〕。只要充分地掌握好等价无穷小的4条性质就不难求出正确的结论。【参考文献】1 同济大学应用数学系,主编.高等数学.第5版.北京:高等教育出版社,2002,7(38):56~59.2 杨文泰,等.价无穷小量代换定理的推广.甘肃高师学报,2005,10(2):11~13.3 王斌.用罗比塔法则求未定式极限的局限性的探讨.黔西南民族师专学报,2001,12(4):56~58.
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数学论文分两种,一种称为纯数学论文,另一种为数学教学论文。很多从事数学教育工作者很难拥有大量时间从事纯数学研究,而职称聘任制又需要公开发表论文,这样一来很多人将自己工作经验加以总结转而写一些数学教研论文。 数学教研论文是对课程论,教学法,教育思想,教材及教育对象心理加以研究。但无论哪一种数学论文都要遵从论文格式及写作规律。1撰写数学论文应具有原则1.1创新性作为发表研究结果的一种文体,应反映作者本人所提供的新的事实,新的方法,新的见解。论文选题不新颖,实验没有值的报道的成果,即使有高超写作技巧,也不可能妙笔生花,硬写出新东西来。基础性研究最忌低水平重复,如受试对象,处理因素,观测指标,结果与前人雷同,毫无新意,这样论文不值得发表。1.2科学性科技论文的生命在于它的科学性。没有科学性论文毫无价值,而且可能把别人引入歧途,造成有害结果。撰写论文应具备:(1)反映事实的真实性;(2)选题材料的客观性;(3)分析判定的合理性;(4)语言表达的准确性。1.3规范性规范性是论文在表现形式上的重要特点。科技论文已形成一种相对固定的论文格式,大体上由文题,一般不超过20字;摘要(应用的方法,得到的结果,具有意义等);索引关键词;引言;研究方法,讨论,结果等部分组成。这种规范化的程序是无数科学家经验总结。它的优越性在于:(1)符合认识规律;(2)简洁明快,较少篇幅容纳较多信息;(3)方便读者阅读。2撰写数学论文忌讳2.1大题小作论文不是书,如论文题目选的过大,那么泛论,浅论就在所难免。数学教育论文基本特征:有数学内容,讲数学教育问题,具有论文形态,不贪大,不求空,具有新见解。这样作者应将课题选的小一些,写出特色。2.2关门写稿一本学术杂志中的论文,单独拿出来看自然是独立完整的。就杂志的整个体系来看就会有一些联系,它们或是构成一个小专题或是使讨论不断深入。这样作者就要对你准备投稿刊物有所了解,以免无的放矢。不能缺乏事实凭空捏造,夸大结论。首先应该知道别人做了些什么,写了些什么,避免在自己的 论文中重复。同时可以借鉴别人成果,在他人研究成果基础上进一步研究,避免做无用功。2.3形式思维混乱科学发展到今天,科技论文的基本格式在世界范围内已趋向统一。论文要求规范化,标准化。有的论文东拼西抄,前后矛盾,这样的论文很难教人读懂。所以撰写论文应遵守形式逻辑基本规律,正确使用逻辑推理方法尤为重要。3关于数学论文选题 数学论文选题是找“热门”还是“冷门”?“热门”课题从事研究的人员众多,发展迅速。如果作者所在单位基础雄厚,在这个领域占有相当地位,当然要从这一领域深入研究或向相关领域扩展。如果自己在这方面基础差,起步晚又没有找到新的突破,就不宜跟在别人后面搞低水平重复。选择“冷门”,知识的空白处及学科交叉点为研究目标为较好的选择。无论选“冷门”还是“热门”,选题应遵循以下原则:(1)需要性 选题应从社会需要和科学发展的需要出发。(2)创新性 选题应是国内外还没有人研究过或是没有充分研究过的问题。(3)科学性 选题应有最基本的科学事实作依据。(4)可行性 选题应充分考虑从事研究的主客观条件,研究方案切实可行。4关于数学论文文风4.1语言表达确切从选词,造句,段落,篇章,标点符号都应正确无误。4.2语言表达清晰简洁语句通顺,脉络清楚,行文流畅,语言简洁。4.3语言朴实语言朴实无华是科技论文本色。对于科学问题阐述无须华丽词藻也不必夸张修饰。总之撰写论文应有感而写,有为而写,有目的而写。借鉴他人成果,博采众长,涉足实践,提炼新意,在你的论文中拿出你的真实感受,不简单重复别人的观点,这样的论文才可能发表,并为广大读者接受。
高等数学在我们生活中的具体应用论文 从小学、初中、高中到大学乃至工作,大家都尝试过写论文吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你写论文时总是无从下笔?以下是
这个问题也不太难啊,你可以向你的学长和学姐们请教一下,或者向你的老师问问
你自己有没有想好具体些什么题目的论文 ?先确定好你自己的题目呀,是在没思路你就参看范文,(理论数学)等上面的题目你看下,找到你自己想写的方向~
论文格式1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。
一:专著、论文集、报告 [序号]主要责任者.文献题名[文献类型标识].出版地:出版者,出版年:起止页码(可选).例如:[1]刘国钧,陈绍业.图书馆目录[M].北