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夾逼定理
來源:互聯網

夾逼定理(英文:Squeeze Theorem或Sandwich Theorem)是利用函數值的變化趨勢作為函數極限存在判定的一條準則。夾逼準則的重要性在于不僅提供函數極限是否存在的依據,還可求出具體的極限值。夾逼定理對于數列極限也同樣適用。

基本概念

函數極限的夾逼定理

設函數在的某個去心鄰域內滿足以下條件:

(1) ,

(2) ,

對于的情形,定理仍成立。

設函數在時滿足以下條件:

(1)。

(2),

則。

數列極限的夾逼定理

數列的極限,可看做函數極限的一種特殊情形。

如果數列及滿足條件:

(1) (從某一項以后恒成立),

(2)

證明

因 所以,對于任意給定的,

存在, 當時,有;

存在,當時,有 。

取$, 則當時,

同時成立。

因介于和之間,所以當時,

即成立,這就證明了。

存在,當時,有成立。

由,

則,存在當時,

存在,當時,

令,則當時,

即有

由極限定義得。

由于, 則,存在,當時,

又,則,存在,

當時,有

由已知,當時,

所以,取,

滿足

所以。

幾何意義

極限的夾逼定理具有明顯的幾何意義,如下圖所示。

應用

夾逼準則的重要性在于不僅提供判斷數列收斂的一種方法,而且可用于求極限。應用學科: 數學、化學、物理。應用夾逼準則的關鍵是,對于給定的數列,找到合適的收斂數列和。

函數極限的證明

應用夾逼定理可以證明重要極限

證明過程如下:

在右圖所示的單位圓中, 設圓心角, 點處的切線與的延長線相交于,作,則

右圖顯然有,,

因此

不等式兩邊都除以, 有

時,上述不等式同樣是成立的。

下面來證明不等式的左端。

當時,,則

當時,,由夾逼定理可知

,故

回到

由夾逼定理即得

求解數列極限

由于

由夾逼定理可知,

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