高等數(shù)學是從函數(shù)及其極限為基礎展開研究的。第二個重要極限跟第一個重要極限一樣是極限中特殊的極限形式。理解第二個重要極限的本質形式,是學好第二個重要極限的前提。文章先分析第二個重要極限本質表現(xiàn)形式,然后分析其應用。用事實說明第二個重要極限在高等數(shù)學和經濟上的重要性
第二個重要極限是型的極限類型,為導數(shù)的學習奠定了基礎,在經濟上用于復利的計算。
1 結構
第二個重要的極限: .
當時,底數(shù)趨向于1,指數(shù)趨向于無窮大,屬于型的極限類型。利用單調有界數(shù)列必有極限,可以求得極限為。
在極限中 只要是無窮小 就有
①型的極限類型
②表達式中,只要是無窮小
即
這說明:當及時,函數(shù)的值會無限地趨近于。常數(shù)就是這個極限值,即
.
如果令公式還可以寫成
. (1.5.5)
這兩個極限式可以統(tǒng)一為“1加無窮小的無窮大次方的極限為”。
如:; ;
用求極限時,函數(shù)的特點是型冪指函數(shù),只要中 是無窮小,而指數(shù)為無窮大,兩者恰好互為倒數(shù)就符合第二個重要極限的類型。
2 應用
2.1公式的直接應用
應用第二個重要極限求極限:
例1 求
解
這道題屬于求冪指函數(shù)的極限,先變形化簡后整理成第二個重要極限的形式,然后應用第二個重要極限求出結果。
應用第二個重要極限推導指數(shù)和對數(shù)函數(shù)的求導公式:
例2 求函數(shù)的導數(shù)
解
例3 求函數(shù)的導數(shù)
解
即
特殊地
運用導數(shù)的定義表達出指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的導數(shù)形式,結合第二個重要極限,推導得出求導公式,為導數(shù)的進一步學習鋪磚引路。
第二個重要的極限在推導求指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)的求導公式過程中,起到了舉足輕重的作用。第二個重要極限是基本初等函數(shù)求導公式得出的奠基石。第二個重要極限在初等函數(shù)求導過程中起到了重要的橋梁紐帶作用。
2.2公式的間接應用
經濟上連續(xù)復利計算就是以第二個重要極限為依據的:
設初始本金為p (元), 年利率為r, 按復利付息, 若一年分m次付息, 則第n年末的本利和為
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如果利息按連續(xù)復利計算, 即計算復利的次數(shù)m趨于無窮大時, t年末的本利和可按如下公式計算
若要t年末的本利和為s, 則初始本金。
經濟上連續(xù)復利的計算,大家廣泛熟悉的是購買商品房貸款。貸款期的本金和利息采用連續(xù)復利的計算方法計算出來,然后在一定的前提下,根據本金和利息劃分每個月應償還的數(shù)目。
3 小結
第二個重要極限的運用是求解函數(shù)極限的方法之一,是求解型的極限直接而有效的方法之一,是銀行計算復利有效工具。
學好第二個重要極限是學好求函數(shù)極限和導數(shù)等知識點的前提和基礎,是理解和計算銀行連續(xù)復利必備的知識。
(作者單位:湖南科技職業(yè)學院)