定义
等价无穷小的定义:设当 时,
和
均为无穷小量。若
,则称
和
是等价无穷小量,记作
。
例如:由于 ,故有
。
等价无穷小替换是计算未定型极限的常用方法,它可以使求极限问题化繁为简,化难为易。
求极限时,使用等价无穷小的条件1:
- 被代换的量,在取极限的时候极限值为0;
- 被代换的量,作为被乘或者被除的元素时可以用等价无穷小代换,但是作为加减的元素时就不可以。
性质
当,就说 β与α是等价无穷小。4
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。4
- 若α~α',β~β',且
存在,则
4
- 若α~β,β~γ,则α~γ4
性质1表明等价无穷小的商的极限求法,性质2表明等价无穷小的传递性。4
定理
无穷小等价替换定理2
设函数 ,
,
,在
内有定义,且有
(1)若 ,则
;
(2)若 ,则
。
证明:
(1) 。
(2)。
例如:利用等价无穷小量代换求极限
解:由于
,
而,
,
,
故有。
注意:等价无穷小一般只能在乘除中替换,在加减中替换有时会出错(加减时可以整体代换,不一定能随意 单独代换或分别代换)1。如在上例中:
若因有,
,而推出
,则得到的是 错误的结果。
注:可直接等价替换的类型
(以上几个性质可以用来化简一些未定式以方便运用洛必达法则)
需要满足一定条件才能替换的类型
若 ,则
(该条性质非常重要,这是判断在加减法中能否分别等价替换的重要依据)
变上限积分函数(积分变限函数)也可以用等价无穷小进行替换。
公式
当
时,
注:以上各式可通过泰勒展开式推导出来。
推导过程
α和β都是无穷小,且
,
存在(或
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