复合函数的极限

设函数由函数和函数复合而成,有定义,若:

,当时,有,则:

根据,由可得,时有:

可得,对于上面的时有:

由条件可知,,当时,有。取,则有:

有:

综上,从而:

该定理看上去有点复杂,这里先形象地解释下。对于,可以理解为时有,也就是逼近时有逼近。值得注意的是,逼近指的是以任意方式逼近,比如像下图所示从左右两侧匀速逼近

那么上述定理中所说的,可以理解为时有,也就是规定的方式逼近时有逼近。具体的细节如下:

  • 因为,所以在坐标系中,当逼近时,会逼近
  • 复合后变为了的输入,所以在坐标系中,会以规定的方式逼近
  • 坐标系中,规定的方式逼近依然会逼近

上述连锁反应可以参见下面的动图:

可能还有点抽象,下面再给一个具体的例子。

1 具体的复合函数例子

比如对于,可以理解为时有。下图展示的是从左右两侧匀速逼近时有逼近

如果令,两者的复合如下:

因为,所以:

  • 坐标系中,当逼近时,会逼近
  • 复合后变为了的输入,所以在坐标系中,从右侧单边逼近
  • 坐标系中,从右侧单边逼近依然会逼近

上述连锁反应可以参见下面的动图:

所以:

2 限制条件

运用本定理时,需要注意以下两个限制条件:

  • 有定义
  • ,当时,有
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