等价无穷小替换公式

时间:2025-03-11 08:17:09 手机游戏

等价无穷小替换公式是微积分中用于简化计算过程的一种方法,通过将复杂的函数或表达式替换为更简单的等价形式。以下是一些常用的等价无穷小替换公式:

基本等价无穷小替换

当 \( x \to 0 \) 时:

\( \sin x \sim x \)

\( \tan x \sim x \)

\( \arcsin x \sim x \)

\( \arctan x \sim x \)

\( e^x - 1 \sim x \)

\( \ln(1 + x) \sim x \)

\( 1 - \cos x \sim \frac{1}{2}x^2 \)

幂函数的等价无穷小替换

当 \( x \to 0 \) 时:

\( (1 + bx)^a - 1 \sim abx \)

\( (1 + x)^{1/n} - 1 \sim \frac{1}{n}x \)

对数函数的等价无穷小替换

当 \( x \to 0 \) 时:

\( \log_a(1 + x) \sim \frac{x}{\ln a} \)

复合函数的等价无穷小替换

当 \( x \to 0 \) 时:

\( 1 - \cos(x^2) \sim \frac{1}{2}x^4 \)

其他特定情况下的等价无穷小替换

当 \( x \to -\infty \) 时:

\( -\ln(1 + x) \sim \ln(-x) \)

\( -e^{x} - 1 \sim -e^x \)

\( -x^a \sim 0 \) (其中 \( a \) 是常数)

使用等价无穷小替换的注意事项:

适用条件:

等价无穷小替换只能在求极限的过程中使用,特别是当分子和分母都趋向于0或无穷大时。

替换范围:

一般情况下,等价无穷小替换适用于乘除运算,不适用于加减运算。

误差分析:

虽然等价无穷小替换可以简化计算,但可能会引入一定的误差。因此,在使用时需要仔细分析误差,确保结果的准确性。

示例:

求极限 \( \lim_{x \to 0} \frac{\sin(2x)}{3x} \):

\[

\lim_{x \to 0} \frac{\sin(2x)}{3x} = \lim_{x \to 0} \frac{2x}{3x} = \frac{2}{3}

\]

这里我们直接使用了等价无穷小替换 \( \sin x \sim x \)。

通过掌握这些等价无穷小替换公式,可以大大简化极限计算的过程,提高解题效率。