Второй замечательный предел: теория и примеры решений
Вторым замечательным пределом называется предел
,
где
- иррациональное число.
Непосредственная подстановка бесконечности в выражение приводит к бесконечности вида 
.
Значит, если при непосредственном вычислении предела у вас получилась неопределённость такого вида, то решать задачу следует путём приведения ко второму замечательному пределу. Во всех этих задачах для получения второго замечательного предела требуется производить замену сложной функции более простой.
Второй замечательный предел может быть записан в другом виде, если положить 
тогда 
.
Из условия
получим
(Alt)
Пример 1.Найти предел 
.
Решение. Подстановка вместо x бесконечности приводит к неопределённости:
.
Значит, нужно привести выражение ко второму замечательному пределу. Облегчим себе жизнь перед заменой сложной функции более простой, представив степень 
:
.
Заменяем функцию 6x переменной n, которая также стремится к бесконечности:
.
Это второй замечательный предел, индивидуальна только степень числа е:
.
Пример 2.Найти предел 
.
Решение. Непосредственная подстановка приводит к неопределённости "бесконечность делить на бесконечность в степени бесконечность":
.
Бесконечность в показателе степени - признак того, что выражение можно привести к отношению двух вторых замечательных пределов. В самом деле, если числитель и знаменатель поделить почленно на x, то слева и в числителе и в знаменателе будет уже по единице:
|
|
|
.
Почти второй замечательный предел. А чтобы это было не почти, а вторым замечательным пределом, нужно, чтобы во вторых слагаемых и в числителе, и в знаменателе были единицы. Для этого произведём замены функций:
.
.
Подставляем и получаем:
.
Это уже отношение вторых замечательных пределов, а степени выражений в числителе и знаменателе - индивидуальны:
.
Пример 3.Найти предел
Решение. Применяем разновидность (Alt) второго замечательного предела:
Второй замечательный предел служит средством решения многих задач физики, биологии, социальных наук. Показательная функция с основанием e возникает при выводе количественного закона, которому подчиняются многие естественные процессы: рост народонаселения, рост количества древесины на лесных массивах, радиоактивный распад и т.д.
Для вывода этого закона используется формула сложных процентов
,
где 
- сумма, наращенная через t лет, 
- начальная сумма, p - процентная такса, t - время роста в годах.
При этом предполагается, что проценты присоединяются к начальной сумме в конце каждого года. Если же ввести условие присоединения процентов по отдельным частям года, равным 1/n доле его, а процентная такса p по-прежнему пусть относится к целому году, то по истечении каждой такой части года наращенные суммы соответственно составят
|
|
|
По прошествии одного года начальная сумма обратится в 
, по прошествии двух лет - в 
, по прошествии t лет - в 
.
Если же предположить, что прирост процентов происходит непрерывно, т. е. число промежутков, на которые делится год, неограниченно возрастает ( 
), а каждый из них стремится к нулю, то величина наращенной суммы выразится следующей формулой:
,
очень напоминающей второй замечательный предел.
Чтобы выразить этот предел через e, положим 
, тогда 
. Из условия следует, что 
, поэтому
Используя формулу альтернативного представления второго замечательного предела (Alt), приведённую в начале статьи, получим показательный закон роста:
.
Заменив p на -p, получим показательный закон убывания:
.
Например, если население страны возрастает на 2% в год, то по формуле показательного закона роста можно с неплохим приближением рассчитать численность населения страны через t лет: 
, где - численность населения в начале отсчёта.
Бесконечно малые функции
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 543; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!