LUYỆN THI VÀ GIA SƯ CHẤT LƯỢNG CAO MƠN TỐN SĐT: 01234332133. ĐC: Phịng 5, dãy 22 Tập thể xã tắc.TP HUẾ Biên soạn: Ths. Trần Đình Cư Bài giảng Giải tích11 Chương IV TÀI LIỆU THÂN TẶNG CÁC EM HỌC SINH LỚP TỐN 11-THẦY CƯ HUẾ, NGÀY 4/1/2017 Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 1 MỤC LỤC CHƯƠNG IV. GIỚI HẠN ....................................................................................................................... 2 BÀI 1. GIỚI HẠN CỦA DÃY SỐ ......................................................................................................... 2 Dạng 1. Sử dụng định nghĩa tìm giới hạn 0 của dãy số ........................................................................... 3 Dạng 2. Sử dụng định lí để tìm giới hạn 0 của dãy số ............................................................................. 4 Dạng 4. Sử dụng các giới hạn đặc biệt và các định lý để giải các bài tốn tìm giới hạn dãy. .......................... 5 Dạng 5. Sử dụng cơng thức tính tổng của một cấp số nhân lùi vơ hạn, tìm giới hạn, biểu thị một số thập phân vơ hạn tuần hồn thành phân số ............................................................................................................ 6 Dạng 6. Tìm giới hạn vơ cùng của một dãy bằng định nghĩa .................................................................... 9 Dạng 7. Tìm giới hạn của một dãy bằng cách sử dụng định lý, quy tắc tìm giới hạn vơ cực ........................ 10 MỘT SỐ DẠNG TỐN NÂNG CAO {Tham khảo} ............................................................................. 12 BÀI 2. GIỚI HẠN HÀM SỐ .................................................................................................................. 20 Dạng 1. Dùng định nghĩa để tìm giới hạn ............................................................................................ 23 Dạng 2. Tìm giới hạn của hàm số bằng cơng thức .................................................................................. 26 Dạng 3. Sử dụng định nghĩa tìm giới hạn một bên ............................................................................... 27 Dạng 4. Sử dụng định lý và cơng thức tìm giới hạn một bên ................................................................. 27 Dạng 5. Tính giới hạn vơ cực .............................................................................................................. 29 Dạng 6. Tìm giới hạn của hàm số thuộc dạng vơ định 0 0 ........................................................................ 29 Dạng 7. Dạng vơ định .................................................................................................................. 31 Dạng 8. Dạng vơ định ;0. ....................................................................................................... 32 MỘT SỐ DẠNG TỐN NÂNG CAO {Tham khảo} ............................................................................. 35 BÀI 3. HÀM SỐ LIÊN TỤC ................................................................................................................... 38 Dạng 1. Xét tính liên tục của hàm số f(x) tại điểm x0 ............................................................................ 38 Dạng 2. Xét tính liên tục của hàm số tại một điểm ................................................................................ 41 Dạng 3. Xét tính liên tục của hàm số trên một khoảng K ....................................................................... 43 Dạng 4. Tìm điểm gián đoạn của hàm số f(x) ....................................................................................... 45 Dạng 5. Chứng minh phương trình f(x)=0 cĩ nghiệm ........................................................................... 45 MỘT SỐ BÀI TẬP LÝ THUYẾT {Tham khảo} ...................................................................................... 51 ƠN TẬP CHƯƠNG 4 ............................................................................................................................ 53 Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 2 CHƯƠNG IV. GIỚI HẠN BÀI 1. GIỚI HẠN CỦA DÃY SỐ A. KIẾN THỨC CƠ BẢN CẦN NẮM 1. Định nghĩa dãy số cĩ giới hạn 0 Dãy n (u ) cĩ giới hạn là 0 khi n dần đến dương vơ cực, nếu mỗi số dương bé tùy ý cho trước, mọi số hạng của dãy số, kể từ số hạng nào đĩ trở đi, |un| đều cĩ thể nhỏ hơn một số dương đĩ. Kí hiệu: n n n lim u 0 hay limu 0 hoặc u 0 n 0 0 n lim u 0 0, n , n n u (Kí hiệu n "lim u 0" cịn được viết n n "lim u 0" , đọc dãy số n (u ) cĩ giới hạn là 0 khi n dần đến dương vơ cực) Nhận xét: Từ định nghĩa ta suy ra rằng a) Dãy số n (u ) cĩ giới hạn là 0 khi và chỉ khi dãy số nu cĩ giới hạn 0 b) Dãy số khơng đổi n (u ) , với n u 0 cĩ giới hạn 0. 2. Các định lí * Định lí 1: Cho hai dãy số n u và n v . Nếu n n u v với mọi n và n limv 0 thì n lim u 0 * Định lí 2: Nếu q 1 thì nlimq 0 3. Định nghĩa dãy cĩ giới hạn hữu hạn * Định nghĩa 1: Ta nĩi dãy n (v ) cĩ giới hạn là số L ( hay n v dần tới L) nếu n n lim v L 0 . Kí hiệu: n n limv L hay v L Ngồi ra ta cũng cĩ thêm định nghĩa như sau (Ngơn ngữ ): n 0 0 n limv L 0, n , n n v L 4. Một số định lí * Định lí 1: Giả sử n lim u L. Khi đĩ n lim u L và 33 n lim u L Nếu n u 0 với mọi n thì L 0 và n lim u L * Định lí 2: Giả sử n n limu L và lim v M 0, c là một hằng số. Ta có: n n n n n n n n n n n u lim u a lim u v a b; lim cu cL; lim u .v lim u .limv ; lim ; v limv b 5. Tổng của cấp số nhân lùi vơ hạn Cấp số nhân lùi vơ hạn là cấp số nhân vơ hạn và cĩ cơng bội q thỗ mãn q 1 Cơng thức tính tổng cấp số nhân lùi vơ hạn: 1 1 2 n u S u u .... u ... 1 q 6. Dãy cĩ giới hạn Định nghĩa: Ta nĩi dãy số n (u ) cĩ giới hạn , nếu với mỗi số dương tùy ý cho trước, mọi số hạng của dãy số, kể từ số hạng nào đĩ trở đi, đều lớn hơn số dương đĩ. Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 3 Kí hiệu: n limu hay n u n 0 0 n limu M 0, n , n n u M 7. Dãy cĩ giới hạn Định nghĩa: Ta nĩi dãy số n (u ) cĩ giới hạn , nếu với mỗi số âm tùy ý cho trước, mọi số hạng của dãy số, kể từ số hạng nào đĩ trở đi, đều nhỏ hơn số dương đĩ. Kí hiệu: n limu hoặc n u n 0 0 n limu M 0, n , n n u M Chú ý: Các dãy số cĩ giới hạn và được gọi chung là dãy số cĩ giới hạn vơ cực hay dần đến vơ cực 8. Một vài quy tắc tính giới hạn vơ cực n n n n n n n n n n n n n u a)Nếu lim u a và lim v thì lim 0 v u b)Nếu lim u a 0 và lim v 0 và v 0 với mọi n thì lim v Tương tự ta lập luận các trường hợp còn lại c) Nếu lim u và lim v a 0 thì lim u v Tương tự ta lập luận các trường hợp còn lại B. PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP Dạng 1. Sử dụng định nghĩa tìm giới hạn 0 của dãy số Phương pháp: n lim u 0 khi và chỉ khi |un| cĩ thể nhỏ hơn một số dương bé tuỳ ý, kể từ số hạng nào đĩ trở đi. Ví dụ 1. Biết dãy số (un) thỗ mãn n 2 n 1 u n với mọi n. Chứng minh rằng n lim u 0 Giải Đặt n 2 n 1 v n . n n2 n n n n n 1 Ta có lim v lim 0. Do đó, v có thể nhỏ hơn một số dương tùy ý kể từ một số hạng nào đó trở đi (1) n Mặt khác, theo giả thiết ta có u v v (2) Từ (1) và (2) suy ra u có thể n nhỏ hơn một số dương tùy ý kể từ một số hạng nào đó trở đi, nghĩa là lim u 0 Ví dụ 2. Biết rằng dãy số (un) cĩ giới hạn là 0. Giải thích vì sao dãy số (vn) với vn=|un| cũng cĩ giới hạn là 0. Chiều ngược lại cĩ đúng khơng? Hướng dẫn n n n n n n Vì (u ) có giới hạn là 0 nên u có thể nhỏ hơn một số dương bé tùy ý, kể từ số hạng nào đó trở đi. Mặt khác, v u u . Do đó, v cũng có thể nhỏ hơn một số dương bé tùy y n n ù, kể từ một số hạng nào đó trở đi. Vậy (u ) có thể nhoe hơn một số dương bé tùy ý, kể từ một số hạng nào đó trở đi. Vậy (v ) cũng có giới hạn là 0. (Chứng minh tương tự, ta có chiều ngược lại cũng đúng). Ví dụ 3. Vì sao dãy n (u ) với n n u 1 khơng thể cĩ giới hạn là 0 khi n ? Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 4 Ví dụ 4. Sử dụng đỉnh nghĩa chứng minh rằng sinn lim 0 n Hướng dẫn Ta cĩ n 0 0 0 n n sinn 1 1 u 0 n ,n . Khi đó: n n >0, n : n n u 0 . Vậy :lim u 0 Dạng 2. Sử dụng định lí để tìm giới hạn 0 của dãy số Phương pháp: Ta dụng định lí 1 và 2 và một số giới hạn thường gặp k n 1 A lim 0 hay lim 0 n n 1 1 lim 0 ; lim 0 với k nguyên dương nn lim q 0 nếu q 1 Ví dụ 1. a) Cho hai dãy số n n (u ) và (v ) . Chứng minh rằng nếu n n n limv 0 và u v với mọi n thì n lim u 0 b) Áp dụng kết quả câu a) để tính giới hạn của các dãy số cĩ số hạng tổng quát như sau: n n n n 2 n n n n 1 ( 1) 2 n( 1) a) u b) u c) u n! 2n 1 1 2n d)u (0,99) cosn e) u 5 cos n Ví dụ 2. Tình giới hạn sau: n nn 1 n 1 n n n 1 n n n n n n 1 n 1 2 33 2 5 1 4.3 7 a) lim ; b)lim ; c)lim ; d)lim 3 2 5 1 2.5 7 2 3 Hướng dẫn và đáp số: Sử dụng cơng thức nlimq 0, q 1 1 a) 3 b)1 c)7 d) 3 Dạng 3. Sử dụng định nghĩa tìm giới hạn hữu hạn Phương pháp: n n n n lim v a lim v a 0 Ví dụ 1. Sử dụng định nghĩa chứng minh 3n 2 lim 3 n 1 Hướng dẫn n 0 0 0 0 n n 1 1 1 1 u 3 n ; chọn n ,n . Khi đó: n 1 n >0, n : n n u 3 . Vậy :lim u 3 Ví dụ 2. Sử dụng định nghĩa chứng minh n ( 1) lim 1 1 n Ví dụ 3. Cho dãy (un) xác định bởi: n 3n 2 u n 1 a) Tìm số n sao cho n 1 u 3 1000 Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 5 b) Chứng minh rằng với mọi n > 999 thì các số hạng của dãy (un) đều nằm trong khoảng (2,999;3,001). Hướng dẫn n n n n 1 1 a) u 3 n 999 n 1 1000 1 1 1 b) Khi n 999 u 3 3 u 3 2,999 u 3,001 1000 1000 1000 BTTT: Cho dãy (un) xác định bởi: n 2n 1 u n 2 a) Tìm số n sao cho n 1 u 2 100 b) Chứng minh rằng với mọi n > 2007 thì các số hạng của dãy (un) đều nằm trong khoảng (1,998;2,001). Dạng 4. Sử dụng các giới hạn đặc biệt và các định lý để giải các bài tốn tìm giới hạn dãy. Phương pháp Ta thường sử dụng: n n n n n n A A lim 0 lim v ; lim lim v 0 v v Nếu biểu thức cĩ dạng phân thức tử số và mẫu số chứa luỹ thừa của n thì chia tử và mẫu cho nk với k là mũ cao nhất bậc ở mẫu. Nếu biểu thức chứa căn thức cần nhân một lượng liên hiệp để đưa về dạng cơ bản. 33 32 2 33 32 2 A B lượng liên hiệp là: A B A B lượng liên hiệp là: A B A B lượng liên hiệp là: A B A B lượng liên hiệp là: A B A B A B lượng liên hiệp là: A B A B Ví dụ 1. Tính 3 2 3 2 3n 5n 1 lim 2n 6n 4n 5 . Giải 3 2 3 3 2 n 2 3 5 1 3 3n 5n 1 3n n lim lim 6 4 5 22n 6n 4n 5 2 n n n Ví dụ 2. Tính 2 2 2n 1 5n lim 1 3n . Giải 2 2 2 2 1 1 5 2 n n2n 1 5n 0n lim lim 0 1 31 3n 3 n Ví dụ 3. Tính 2 2lim n 7 n 5 Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 6 Giải 2 2 2 2 2 2 2 2 n 7 n 5 2 lim n 7 n 5 lim lim 0 n 7 n 5 n 7 n 5 Ví dụ 4. Tính 2 2lim n 3n n Giải 2 2 2 2 3n 3 3 lim n 3n n lim lim 23n 3n n 1 1 n BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1. Tính các giới hạn sau: 2 2 2 2 3 m m 1 0 1 m 1 m p p 1n 0 1 p 1 p 4n n 1 n n 1 2 a)lim b)lim c)lim n n 13 2n 2n 5 a n a n ... a n a Tính giới hạn: lim b n b n ... b n b Xét p m HướngDẫn: Xét n p .Chia cả tử và mẫu cho Xé Tổng qua t t: p ù n p 3 2 4 2 52 n ,p là bậc cao nhất ở mẫu Tính giới hạn sau: 2 3n n 12n n 1 d) lim e) lim 1 4n2n 1 3 n n 2 Đáp số: 27 a) 2 b)0 c) d) 1 e) 4 Bài 2. Tính các giới hạn: 34 2 2 2 2 3 2 2n 2n n 7 3n 1 n 1 3n 14 n 2n n a)lim ; b)lim ; c) lim ; d)lim n n 22n n 3 1 2n Đáp số: 3 2 a) b) 3 1 c)0 d) 2 2 Bài 4. Tính các giới hạn sau: 32 3 2 2 2 2 2 2 3 3 a)lim n 1 n b)lim n 3n n 2 c) l im n 2n n 4n 1 2n 1 d)lim n n n e)lim f)lim n n 1 n 2 n 2n n g) lim n n n 2 Hướng dẫn và đáp số: Nhân lượng liên hiệp 7 2 1 3 a)0 b) c) d) e)1 f) g)3 2 3 2 2 Dạng 5. Sử dụng cơng thức tính tổng của một cấp số nhân lùi vơ hạn, tìm giới hạn, biểu thị một số thập phân vơ hạn tuần hồn thành phân số Phương pháp: Cấp số nhân lùi vơ hạn là cấp số nhân vơ hạn và cĩ cơng bội là |q|<1. Tổng các số hạng của một cấp số nhân lùi vơ hạn (un) Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 7 1 1 2 n u S u u ... u ... 1 q Mọi số thập phân đều được biểu diễn dưới dạng luỹ thừa của 10 n 31 2 1 2 3 n 2 3 n aa a a X N,a a a ...a ... N ... ... 10 10 10 10 I. Các ví dụ mẫu Ví dụ 1. Viết số thập phân m=0,030303...( chu kỳ 03) dưới dạng số hữu tỉ. Giải n 3 3 3 3 3 1 100100 m 3 ... 3 3 3 1100 10000 99 33 33100 1 100 Ví dụ 2. Tính tổng 1 1 S 2 2 1 ... 22 Giải Xét dãy: 2,- 2 ,1, 1 2 ,... là cấp số nhân 2 2 1 1 q ; q 1 2 2 2 Vậy 2 2 2 S 4 2 2 1 2 1 1 2 II. Bài tập rèn luyên Bài 1. Hãy viết số thập phân vơ hạn tuần hồn sau dưới dạng một phân số. 34,1212... (chu kỳ 12). Hướng dẫn và đáp số 2 n 1 12 12 12 1134100 34,1212... 34 ... 34 12 1100 33100 100 1 100 Bài 2. Tính tổng của cấp số nhân lùi vơ hạn: n 1 1 1 1 2 1 1 1 a)S 1 ... ... b) S ... 4 16 4 2 1 2 2 2 Hướng dẫn :a) 1 4 q ; S 4 3 b) 2 2 q ;S 4 3 2 2 Bài 3. Tìm số hạng tổng quát của cấp số nhân lùi vơ hạn cĩ tổng S=3 và cơng bội 2 q 3 . Đáp số: Cấp số nhân lùi vơ hạn đĩ là: 1; n 1 2 4 2 ; ;... 3 9 3 Bài 4. Tìm cấp số nhân lùi vơ hạn, biết tổng S=6. Tìm hai số hạng đầu 1 2 1 u u 4 2 Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 8 Hướng dẫn: 1 1 1 1 1 u u 6 1 qS 6 1 1 q q1 1 u 1 q 4 2 u u q 4 2 2 Bài 5. Giải phương trình sau: n 2 3 4 5 n 13 2x 1 x x x x ... 1 x ... 6 với x 1 Hướng dẫn: Dãy số n 2 3 4 5 n x , x ,x , x ,..., 1 x ... là một cấp số nhân với cơng bội q x . ĐS: 1 7 x ; x 2 9 Bài 6. a) Tính tổng 2 3 n 1 S 1 0,9 0,9 0,9 .... 0,9 ... b) Cho 0 . 4 Tính tổng 2 3S 1 tan tan tan ... c) Viết số thập phân vơ hạn tuần hồn sau dưới dạng phân số hữu tỉ a = 0,272727...... b = 0,999999999........... d) Cho dãy 2 3 n n b sin sin sin ... sin với k 2 . Tìm giới hạn dãy bn. Hướng dẫn: a) 1 S 10 1 0,9 b) 1 S 1 tan 2 3 4 3 2n 1 2 4 2 2 2 7 2 7 a 0 ... 10 10 10 10 1 1 2 2 2 7 7 310 10 ... ... .... 2 7 1 110 1110 10 10 10 1 1 10 10 9 1 b . 1 110 1 10 c) Cấp số nhân lùi vơ hạn d) n sin lim b 1 sin Bài 9. Tính n số hạng nn a aa ... aaa...a lim 10 Hướng dẫn: Ta cĩ Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 9 n số hạng n số hạng n n n số hạng n n nn 10 1 100 1 10 1 a aa ... aaa..a a 1 11 ... 111..1 a ... 9 9 9 10 10 1 9n a 81 a aa ... aaa..a 10a 10 1 9n 10a Vậy lim 81 8110 10 Dạng 6. Tìm giới hạn vơ cùng của một dãy bằng định nghĩa Phương pháp n limu khi và chỉ khi un cĩ thể lớn hơn một số dương lớn tuỳ ý, kể từ một số hạng nào đĩ trở đi. n n limu lim( u ) Ví dụ 1. Dùng định nghĩa giới hạn của dãy số. Chứng minh: 2 3 3n 2 a)lim b)lim 1 n n 1 Hướng dẫn: 2 2 n 2 0 0 0 n n 3 2 3 3 n a)Lấy số dương M lớn tùy ý. n 2 n 1 u n 1 M n M 1; n 1 n 1 n 2 Chọnn M 1,n . Khiđó: n n n M 1 u M.Vậy lim u n 1 b)Ta có: 1-n (1 n)(n n 1) 1 n; n Lấy số dương M lớn tùy ý. u 1 n 3 3 3 3 0 0 33 3 0 n n 1 n M n M 1;chọnn M 1,n . Khi đó: n n n M 1 u 1 n M. Vậy :lim u Ví dụ 2. Cho dãy (un) thoả mãn n u n với mọi n. Chứng minh rằng n limu Giải n n n n lim n vì vậy n lớn hơn một số dương bất kì kể từ một số hạng nào đó trở đi. mặt khác u n nên u lớn hơn một số dương bất kì kể từ một số hạng nào đó. Vậy lim u Ví dụ 3. Biết dãy số (un) thỗ mãn 2 n u n với mọi n. Chứng minh rằng n limu Giải 2 2 2 n n Vì lim n nên n có thể lớn hơn một số dương tùy ý, kể từ số hạng nào đó trở đi Mặt khác, theo giả thiết u n với mọi n, nên u cũng có thể lớn hơn một số dương tùy y,ù k n ể từ số hạng nào đó trở đi. Vậy lim u . Ví dụ 4. Cho biết n limu và n n v u với mọi n. Cĩ kết luận gì về giới hạn vn. Hướng dẫn n n n n n n lim u lim( u ) v u lim( v ) Vậy limv Bài giảng Giải tích 11. Chương IV: Giới hạn hàm số. Ths. Trần Đình Cư. SĐT: 01234332133. Luyện thi và gia sư chất lượng cao Mơn Tốn, TP Huế. 10 Ví dụ 5. Cho dãy số (un) hội tụ, dãy (vn) khơng hội tụ. Cĩ kết luận gì về sự hội tụ của dãy n n u v . Hướng dẫn: Kết luận dãy n n u v khơng hội tụ Thật vậy: n n n n n n n n n n n n n n Xét dãy u v , giả sử nó hội tụ nghĩa là lim u v a và limu b. Khi đó limu limv a Vậy limv a limu Vì limu b limv a b Vậy(v ) là hội tụ, điều này không đúng. Vậy dãy u v không hội tụ. Ví dụ 6. a) Cho hai dãy (un) và (vn). Biết n n n limu và v u với mọi n. n Có kết luận gì về giới hạn của dãy (v ) khi n + ? b) Tìm n n limv với v n! Hướng dẫn a) Vì n n limu nên lim(-u ) . Do đĩ, (un) cĩ thể lớn hơn một số dương lớn tuỳ ý, kể từ một số hạng nào đĩ trở đi. (1) Mặt khá
Tài liệu đính kèm: