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中学数学竞赛讲义—极限的概念及求极限方法

中学数学竞赛讲义—极限

数列极限的定义

一般地，如果当项数n 无限增大时，无穷数列{}n a 的项n a 无限地趋近于某个常数a (即n a a -无限地接近于0)，那么就说数列{}n a 以a 为极限. 注:a 不一定是{}n a 中的项. 几个常用的极限

(1)lim n C C →∞=(C 为常数)；(2)1

lim =0n n

→∞；(3)lim 0n n q →∞=(1q <).

两个重要极限

(1)0sin lim

0x x x →= (2)1lim 1x

x e x →∞??

+= ???

数列极限的四则运算法则

设数列｛a n ｝、｛b n ｝，当lim n n a a →∞

=,lim n n b b →∞

=时，l i m ()n n n a

b a b →∞

±=±；lim()n n n a b a b →∞

= ；lim

n n n

a a

b b →∞=(0b ≠). 求极限的各种方法

1．约去零因子求极限

例1：求极限1

lim 41--→x x x

【说明】1→x 表明1与x 无限接近，但1≠x ，所以1-x 这一零因子可以约去。

【解】6)1)(1(lim 1

)

1)(1)(1(lim

2121=++=-++-→→x x x x x x x x 2．分子分母同除求极限

例2：求极限1

3lim 32

3+-∞→x x x x

【说明】

∞

型且分子分母都以多项式给出的极限,可通过分子分母同除来求。【解】3131lim 13lim 3

11323=

+-=+-∞→∞→x x

x x x x x 【注】(1) 一般分子分母同除x 的最高次方；

(2) ????

???=<∞>=++++++----∞→n

m b a n m n m b x b x b a x a x a n

m m m

m n n n n x 0lim 01101

1 3．分子(母)有理化求极限

例3：求极限)13(lim 22+-++∞

→x x x

【说明】分子或分母有理化求极限，是通过有理化化去无理式。【解】1

13)(13(lim

)13(lim 2

22222

+++++++-+=+-++∞

→+∞

→x x x x x x x x x x

32lim

=+++=+∞

→x x x

例4：求极限3

sin 1tan 1lim

x x +-+→ 【解】x

x x x

x x x x x x sin 1tan 1sin tan lim sin 1tan 1lim

3030

+-+-=+-+→→ 41

sin tan lim 21sin tan lim

sin 1tan 11

lim

30300

=-=-+++=→→→x x x x x x x

x x x x 【注】本题除了使用分子有理化方法外，及时分离极限式中的非零因子．．．．．．．．．．．是解题的关键

4．应用两个重要极限求极限

两个重要极限是1sin lim

0=→x x x 和e x n

x x x n n x x =+=+=+→∞→∞→1

0)1(lim )1

1(lim )11(lim ，第一个重要极限过于简单且可通过等价无穷小来实现。主要考第二个重要极限。

例5：求极限x

x x x ??

??-++∞→11lim

【说明】第二个重要极限主要搞清楚凑的步骤：先凑出１，再凑X

+，最后凑指数部分。

【解】22

212

1112111lim 121lim 11lim e x x x x x x x x

x x x =????

????????? ??-+???? ??+=??? ??-+=??? ??-+--+∞→+∞→+∞→ 例6：(1)x x x ??? ??-+∞→211lim ；(2)已知82lim =??

??-++∞→x

x a x a x ，求a 。

5．用等价无穷小量代换求极限【说明】

(1)常见等价无穷小有：

当0→x 时,~)1ln(~arctan ~arcsin ~tan ~sin ~x x x x x x +1e x -,

()abx ax x x b

~11,2

cos 12-+-； (2) 等价无穷小量代换,只能代换极限式中的因式．．

； (3)此方法在各种求极限的方法中应作为首选．．．．．

。例7：求极限0ln(1)

lim

1cos x x x x →+=-

【解】 002

ln(1)lim lim 211cos 2

x x x x x x

x x →→+?==-.

例8：求极限x

x x 30tan sin lim -→

【解】x x x x 30tan sin lim -→613lim 31cos lim sin lim 22

2102030-=-==-=-=→→→x

x x x x x x x x x 6．用罗必塔法则求极限

例9：求极限220)

sin 1ln(2cos ln lim x

x x x +-→ 【说明】

∞

∞或00

型的极限,可通过罗必塔法则来求。【解】220)sin 1ln(2cos ln lim x x x x +-→x

x x

x x x 2sin 12sin 2cos 2sin 2lim

20+--=→ 3sin 11

2cos 222sin lim

20-=??

??+--=→x x x x x 【注】许多变动上显的积分表示的极限，常用罗必塔法则求解

例10：设函数f(x)连续，且0)0(≠f ，求极限.)()()(lim

??--→x x

x dt

t x f x dt

t f t x

【解】由于?

??=-=

-=-0

)())(()(x

u t x du u f du u f dt t x f ,于是

?????-=--→→x

x x x x

x du

u f x dt

t tf dt t f x dt

t x f x dt

t f t x 0

)()()(lim

?+-+→x

x x xf du u f x xf x xf dt t f 0

)()()

()()(lim

?+→x x

x x xf du u f dt

t f 0

)

()()(lim

x f x du

u f x dt

t f x

x +?

→=

)0()0()0(=+f f f

7．用对数恒等式求)()(lim x g x f 极限

例11：极限x

x x 20

)]1ln(1[lim ++→

【解】 x x x 20

)]1ln(1[lim ++→=)]1ln(1ln[2

lim x x

x e

++→=.2)

1ln(2lim

)]

1ln(1ln[2lim

e e

x x

x x x ==+++→→

【注】对于∞1型未定式)()(lim x g x f 的极限，也可用公式

)()(lim x g x f )1(∞=)()1)(lim(x g x f e -

因为

===-+)1)(1ln()(lim ))(ln()(lim )()(lim x f x g x f x g x g e e x f )()1)(lim(x g x f e -

例12：求极限3

2cos lim 13x x x x

→??+??-?? ???????

【解1】原式2cos ln 33

1lim

x x x e

x +??

?→-=2

02cos ln 3lim x x x →+??

???= 20l n 2c o s l n 3l i m x x x →+-=（）01

s i n 2c o s l i m

2x x x x →?-+=（） 011s i n 1

l i m

22c o s 6

x x x x →=-?=-+ 【解2】原式2cos ln 33

1lim

x x x e

x +??

?→-=202cos ln 3lim x x x

→+??

???= 2

c o s 1ln 3lim

x x x →-+

=（1）20c o s 11l i m 36x x x →-==-

8．利用Taylor 公式求极限

例13 求极限 ) 0 ( ,2

lim 20>-+-→a x

a a x x x . 【解】 ) (ln 2

ln 122

2ln x a x a x e

a a

x x +++==,

) (ln 2

ln 122

2x a x a x a

++-=-;

). (ln 2222x a x a a x x +=-+-

∴ a x

x a x x a a x x x x 22222020ln )

(ln lim 2lim =+=-+→-→ . 例14 求极限011lim (cot )x x x x →-.

【解】 00111sin cos lim (cot )lim sin x x x x x x x x x x x

→→--= 323

230()[1()]3!2!lim x x x x x x x x

οο→-+--+= 3

33011(

)()

2!3!lim 3x x x x ο→-+==.

9．数列极限转化成函数极限求解

例15：极限2

1sin lim n n n n ??? ?

∞→

【说明】这是∞1形式的的数列极限，由于数列极限不能使用罗必塔法则，若直接求有一定难度，若转化成函数极限，可通过7提供的方法结合罗必塔法则求解。

【解】考虑辅助极限6

1sin 1

11sin 222

lim lim 1sin lim -

???

? ??-→?

?? ?

-+∞

→+∞→===?

?? ?

e e e

x x y y y y x x x x x x

所以，6

1sin lim -

∞→=?

?? ?

e n n n n

10．n 项和数列极限问题

n 项和数列极限问题极限问题有两种处理方法 (1)用定积分的定义把极限转化为定积分来计算; (2)利用两边夹法则求极限.

例16：极限???

??++++++∞→2222221

211

1lim n n n n n

【说明】用定积分的定义把极限转化为定积分计算,是把)(x f 看成［0,1］定积分。

?=????

????? ??++??? ??+??

? ??∞→10)(211lim dx x f n n f n f n f n n 【解】原式＝??????

???

??+++??? ??++?

?? ??+∞→22211

2111111lim n n n n n n 121

2ln

2111

2+--=+=?

dx x

例17：极限???

??++++++∞→n n n n n 2221

211

1lim 【说明】(1)该题遇上一题类似，但是不能凑成???

????? ??++???

??+

???

??∞→n n f n f n f n n 211lim 的形式，因而用两边夹法则求解；

(2) 两边夹法则需要放大不等式，常用的方法是都换成最大的或最小的。

【解】???

??++++++∞→n n n n n 2221

211

1lim 因为

121112

+≤

++++≤

+n n n

n n n n

n n

又n

n n n +∞

→2

lim

=+=∞→n n

所以???

??++++++∞→n n n n n 2221

2111lim ＝１ 12．单调有界数列的极限问题

例18：设数列{}n x 满足110,sin (1,2,)n n x x x n π+<<== （Ⅰ）证明lim n n x →∞

存在，并求该极限；

（Ⅱ）计算2

1lim n x n n n x x +→∞

?? ???

. 【分析】一般利用单调增加有上界或单调减少有下界数列必有极限的准则来证明数列极限的存在.

【详解】（Ⅰ）因为10x π<<，则210sin 1x x π<=≤<. 可推得10sin 1,1,2,n n x x n π+<=≤<= ，则数列{}n x 有界. 于是

1sin 1n n

n n

x x x x +=<，

（因当0sin x x x ><时，），则有1n n x x +<，可见数列{}n x 单调减少，故由单调减少有下界数列必有极限知极限lim n n x →∞

存在.

设lim n n x l →∞

=，在1sin n n x x +=两边令n →∞，得 sin l l =，解得0l =，即lim 0n n x →∞

（Ⅱ）因 22

1sin lim lim n

n x x n n n n n n x x x x +→∞

→∞

??= ? ???

，由（Ⅰ）知该极限为1∞型， 6

sin 0

1sin 110

lim lim sin 1lim -

-→??

??-→→===??

? ??+

+e e e x x x

x x x x x x x x x (使用了罗必塔法则)

故 22

116sin lim lim e n

n x x n n n n n n x x x x -+→∞

→∞

??== ?

???

初中数学竞赛教程

七年级第一讲有理数（一）一、【能力训练点】 1、正负数，数轴，相反数，有理数等概念。 2、有理数的两种分类： 3、有理数的本质定义，能表成 m n （0,,n m n ≠互质）。 4、性质：① 顺序性（可比较大小）； ② 四则运算的封闭性（0不作除数）； ③ 稠密性：任意两个有理数间都存在无数个有理数。 5、绝对值的意义与性质： ① (0)||(0) a a a a a ≥?=? -≤? ② 非负性 2 (||0,0)a a ≥≥ ③ 非负数的性质： i ）非负数的和仍为非负数。ii ）几个非负数的和为0，则他们都为0。二、【典型例题解析】： 1．如果m 是大于1的有理数，那么m 一定小于它的（） A.相反数 B.倒数 C.绝对值 D.平方 2.已知两数a 、b 互为相反数，c 、d 互为倒数，x 的绝对值是2，求 22006 ()( )()x a b c d x a b c d -+++++-的值。 3.如果在数轴上表示a 、b 两上实数点的位置，如下图所示，那么||||a b a b -++化简的结果等于（） A.2a B.2a - C.0 D.2b 4.有3个有理数a,b,c ，两两不等，那么,, a b b c c a b c c a a b ------中有几个负数？ 5.设三个互不相等的有理数，既可表示为1，,a b a +的形式式，又可表示为0， b a ，b 的形式，求20062007a b +。

6.三个有理数,,a b c 的积为负数，和为正数，且||||||||||||a b c ab bc ac X a b c ab bc ac = +++++则321ax bx cx +++的值是多少？ 7.若,,a b c 为整数，且2007 2007||||1a b c a -+-=，试求||||||c a a b b c -+-+-的值。第二讲有理数（二）一、【能力训练点】： 1、绝对值的几何意义 ① |||0|a a =-表示数a 对应的点到原点的距离。② ||a b -表示数a 、b 对应的两点间的距离。 2、利用绝对值的代数、几何意义化简绝对值。二、【典型例题解析】： 1．若20a -≤≤，化简|2||2|a a ++- 2．试化简|1||2|x x +-- 3.若|5||2|7x x ++-=，求x 的取值范围。 4.已知()|1||2||3||2002|f x x x x x =-+-+-++-求()f x 的最小值。 5．若|1|a b ++与2 (1)a b -+互为相反数，求321a b +-的值。

初中数学竞赛辅导讲义及习题解答第21讲从三角形的内切圆谈起

第二十一讲从三角形的内切圆谈起和多边形的各边都相切的圆叫做多边形的内切圆，这个多边形叫做圆的外切多边形．三角形的内切圆的圆心叫做这个三角形的内心，圆外切三角形、圆外切四边形有下列重要性质： 1．三角形的内心是三角形的三内角平分线交点，它到三角形的三边距离相等； 2．圆外切四边形的两组对边之和相等，其逆亦真，是判定四边形是否有外切圆的主要方法．当圆外切三角形、四边形是特殊三角形时，就得到隐含丰富结论的下列图形：注：设Rt △ABC 的各边长分别为a 、b 、c (斜边)，运用切线长定理、面积等知识可得到其内切圆半径的不同表示式： (1)2 c b a r -+=； (2)c b a ab r ++= ．请读者给出证【例题求解】【例1】如图，在Rt △ABC 中，∠C=90°°，BC=5，⊙O 与Rt △ABC 的三边AB 、

BC、AC分相切于点D、E、F，若⊙O的半径r＝2，则Rt△ABC的周长为．思路点拨AF=AD，BE=BD，连OE、OF，则OECF为正方形，只需求出AF(或AD)即可．【例2】如图，以定线段AB为直径作半圆O，P为半圆上任意一点(异于A、B)，过点P作半圆O的切线分别交过A、B两点的切线于D、C，AC、BD相交于N点，连结ON，NP，下列结论：①四边形ANPD是梯形；②ON=NP：③DP·P C为定值； ④FA为∠NPD的平分线，其中一定成立的是( ) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①④ 思路点拨本例综合了切线的性质、切线长定理、相似三角形，判定性质等重要几何知识，注意基本辅助线的添出、基本图形识别、等线段代换，推导出NP∥AD∥BC是解本例的关键．【例3】如图，已知∠ACP=∠CDE=90°，点B在CE上，CA=CB=CD，过A、C、D 三点的圆交AB于F，求证：F为△CDE的内心．

人教版九年级数学上下册培优讲义机构辅导资料(共30讲)

九年级讲义目录

专题01 二次根式的化简与求值阅读与思考二次根式的化简与求值问题常涉及最简根式、同类根式，分母有理化等概念，常用到分解、分拆、换元等技巧. 有条件的二次根式的化简与求值问题是代数变形的重点，也是难点，这类问题包含了整式、分式、二次根式等众多知识，又联系着分解变形、整体代换、一般化等重要的思想方法，解题的基本思路是： 1、直接代入直接将已知条件代入待化简求值的式子. 2、变形代入适当地变条件、适当地变结论，同时变条件与结论，再代入求值. 数学思想：数学中充满了矛盾，如正与负，加与减，乘与除，数与形，有理数与无理数，常量与变量、有理式与无理式，相等与不等，正面与反面、有限与无限，分解与合并，特殊与一般，存在与不存在等，数学就是在矛盾中产生，又在矛盾中发展. =x , y , n 都是正整数）例题与求解【例1】当x = 时，代数式32003 (420052001)x x --的值是（） A 、0 B 、－1 C 、1 D 、2003 2- （绍兴市竞赛试题）【例2】化简（1(b a b ab b -÷-- （黄冈市中考试题）（2 （五城市联赛试题）

（3 （北京市竞赛试题）（4 （陕西省竞赛试题）解题思路：若一开始把分母有理化，则计算必定繁难，仔细观察每题中分子与分母的数字特点，通过分解、分析等方法寻找它们的联系，问题便迎刃而解. 思想精髓：因式分解是针对多项式而言的，在整式，分母中应用非常广泛，但是因式分解的思想也广泛应用于解二次根式的问题中，恰当地作类似于因式分解的变形，可降低一些二次根式问题的难度. 【例3】比6大的最小整数是多少？（西安交大少年班入学试题）解题思路：直接展开，计算较繁，可引入有理化因式辅助解题，即设x y == 想一想：设x=求 432 32 621823 7515 x x x x x x x --++ -++ 的值. （“祖冲之杯”邀请赛试题）的根式为复合二次根式，常用配方，引入参数等方法来化简复合二次根式.

2018全国初中数学竞赛试题及参考答案

中国教育学会中学数学教学专业委员会 “《数学周报》杯”2018年全国初中数学竞赛试题答题时注意： 1．用圆珠笔或钢笔作答； 2．解答书写时不要超过装订线； 3．草稿纸不上交. 一、选择题<共5小题，每小题7分，共35分. 每道小题均给出了代号为A ，B ，C ，D 的四个选项，其中有且只有一个选项是正确的. 请将正确选项的代号填入题后的括号里，不填、多填或错填都得0分） 1．设1a ，则代数式32312612a a a +--的值为( >. .，0y >，且满足3y y x xy x x y ==，，则x y +的值为( >. .