利用导数定义求极限的核心步骤如下,结合具体例题说明:
一、核心步骤
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确认函数可导性
首先判断函数在目标点是否可导。若不可导,则需通过其他方法处理。
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计算导数表达式
根据导数定义,计算函数在目标点的导数。导数定义公式为: $$ f'(a) = \lim_{x \to a} \frac{f(x) - f(a)}{x - a} $$
例如,求 $f(x) = x^2$ 在 $x=0$ 处的极限,先计算导数 $f'(0) = 0$,则极限值为0。
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代入导数结果
若导数存在,直接将目标点代入导数表达式,得到极限值。例如,$\lim_{x \to 0} \frac{\sin(x)}{x} = 1$(通过导数计算得出)。
二、典型例题解析
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例题1 :$\lim_{x \to 1} \frac{x^2 - 1}{x - 1}$
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分解分子:$\frac{(x+1)(x-1)}{x-1}$
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约分后得:$\lim_{x \to 1} (x+1) = 2$
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通过导数定义验证:$f'(1) = \lim_{x \to 1} \frac{(x^2 - 1) - 0}{x - 1} = \lim_{x \to 1} (x+1) = 2$。
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例题2 :$\lim_{x \to 0} \frac{1 - \cos(x)}{x}$
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计算导数:$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{\sin(x)}{1} = 0$
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通过导数定义验证:$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{(1 - \cos(x)) - 0}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{\sin(x)}{1} = 0$。
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例题3 :$\lim_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{x}$
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计算导数:$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{e^x}{1} = 1$
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通过导数定义验证:$f'(0) = \lim_{x \to 0} \frac{(e^x - 1) - 0}{x} = \lim_{x \to 0} \frac{e^x}{1} = 1$。
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三、注意事项
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导数不存在的情况 :若函数在目标点不可导(如 $f(x) = \frac{1}{x}$ 在 $x=0$),需通过其他方法(如洛必达法则、等价无穷小代换)处理。
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复合函数处理 :对于复合函数,使用链式法则求导后再代入极限。
通过以上步骤,可系统地利用导数定义求解极限问题。