Второй замечательный предел

Следствия

Доказательство

Первый замечательный предел

Замечательные пределы

Замеча́тельные преде́лы — термин, использующийся в советских и российских учебниках по математическому анализу для обозначения некоторых широко известных математических тождеств со взятием предела. Особенно известны:

· Первый замечательный предел:

· Второй замечательный предел:

Содержание · 1 Первый замечательный предел · 2 Второй замечательный предел

Рассмотрим односторонние пределы и и докажем, что они равны 1.

Пусть. Отложим этот угол на единичной окружности (R = 1).

Точка K — точка пересечения луча с окружностью, а точка L — с касательной к единичной окружности в точке (1;0). Точка H — проекция точки K на ось OX.

Очевидно, что:

(1)

(где S_sectOKA — площадь сектора OKA)

(из: | LA | = tg x)

Подставляя в (1), получим:

Так как при:

Умножаем на sin x:

Перейдём к пределу:

Найдём левый односторонний предел:

Правый и левый односторонний пределы существуют и равны 1, а значит и сам предел равен 1.

·

·

·

·

Доказательство следствий

или

Доказательство второго замечательного предела:

Доказательство для натуральных значений x

Докажем вначале теорему для случая последовательности

По формуле бинома Ньютона:

Полагая, получим:

(1)

Из данного равенства (1) следует, что с увеличением n число положительных слагаемых в правой части увеличивается. Кроме того, при увеличении n число убывает, поэтому величины возрастают. Поэтому последовательность — возрастающая, при этом

(2).

Покажем, что она ограничена. Заменим каждую скобку в правой части равенства на единицу, правая часть увеличится, получим неравенство

Усилим полученное неравенство, заменим 3,4,5, …, стоящие в знаменателях дробей, числом 2:

.

Сумму в скобке найдём по формуле суммы членов геометрической прогрессии:

.

Поэтому (3).

Итак, последовательность ограничена сверху, при этом выполняются неравенства (2) и (3):.

Следовательно, на основании теоремы Вейерштрасса (критерий сходимости последовательности) последовательность монотонно возрастает и ограниченна, значит имеет предел, обозначаемый буквой e. Т.е.

Зная, что второй замечательный предел верен для натуральных значений x, докажем второй замечательный предел для вещественных x, то есть докажем, что. Рассмотрим два случая:

1. Пусть. Каждое значение x заключено между двумя положительными целыми числами:, где — это целая часть x.

Отсюда следует:, поэтому

.

Если, то. Поэтому, согласно пределу, имеем:

.

По признаку (о пределе промежуточной функции) существования пределов.

2. Пусть. Сделаем подстановку − x = t, тогда

.

Из двух этих случаев вытекает, что для вещественного x.

Дата добавления: 2014-01-15