主要解决为什么等价无穷小量替换一般只用于乘除,而不用于加减?
有些题目在加减时替换能得到正确答案,有些则不能,它什么时候是可以用于加减的?
目录
一、等价无穷小量的替换的基础知识
1.定义
等价无穷小量的替换:已知存在,都是的无穷小量,且 存在(或为∞),则有。
证明:
2.用等价无穷小量的注意事项
但用等价无穷小量的替换需要特别注意两点(常出错的两点)
①被替换的量,必须是无穷小量(在取极限时为0)。
②被替换的量,必须是作为被乘或被除的元素,不能是被加减的元素。
③替换时必须整体替换,而不能替换局部
整体替换是什么意思呢?
其实等价无穷小量的替换,我们可以看做是原极限乘以一个极限为1的分式。
二、深层的去理解等价无穷小量的替换
1.等价无穷小量和泰勒展开式的联系
泰勒展开式:
我们用泰勒展开式,来对函数在一点附近的函数进行近似,近似式的阶数越高,近似程度越好。
都是近似,等价无穷小量和泰勒展开的关系是什么呢?
无穷小量的等价,不过取了泰勒展开式的第一项去等价罢了。
等价无穷小量就是精度较低的泰勒展开。
仅仅从做题的角度来说,就是你能用等价无穷小量去做的题,用泰勒展开一定可以,但反过来未必。
2.为什么加减时我们一般不用等价无穷小量的替换?
我们清楚了等价无穷小量和泰勒展开之间的关系之后,这个问题的答案我们很容易得到。
为什么加减不行?
本质是因为加减可能会导致项的抵消,抵消后,根据分母的阶数可能会需要泰勒展开第一项后的高阶近似,但因为等价无穷小量只取了泰勒展开的第一项,对后续的近似无能为力。
例如上文例3:
就是当的一阶代表元(也就是它的等价无穷小量)与的一阶代表元(也是它的等价无穷小量)消掉之后,按理说该二阶代表元站出来了(因为分母是三阶的),对于这个例子而言,两者都没有二阶代表元,所以要各自三阶代表元(的,的)站出来了,但因为等价无穷小量只取了泰勒展开的第一项,它才不管你的分母是x的几阶无穷小量,消完就没,所以就是0。但我们知道在取完第一项之后后面的项也还是有用(根据分母是x的几阶无穷小量)。
3.为什么乘除时可以无顾忌的用等价无穷小量的替换?
那为什么乘除可以呢?
因为乘除不会消去第一项近似,你等价的那个无穷小量(即泰勒展开的第一项)总会在,在就意味着轮不到你后面的高阶近似上场。
这个时候,我不需要你分子的等价无穷小量一直等价到和分母相同。
举个例子:我把例3的分子化为乘,分母化为 。
4.什么时候可以在加减中用等价无穷小量的替换?
知道为什么不能用,那什么时候能用就很简单了——我们不让相加减的两个函数的泰勒展开式的第一项(等价的无穷小量)消去就可以了呗。
记录转自知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/99373470
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