使用计算机求函数极限示例
问题
求值: lim x → ∞ 4 x 2 + x − 4 x 2 \lim_{x \rightarrow \infty} \sqrt{4x^2 + x} - \sqrt{4x^2} x→∞lim4x2+x −4x2
数学方法
上下同乘以 4 x 2 − x + 4 x 2 \sqrt{4x^2 - x} + \sqrt{4x^2} 4x2−x +4x2 得:
lim x → ∞ ( 4 x 2 + x − 4 x 2 ) ( 4 x 2 − x + 4 x 2 ) 4 x 2 + x + 4 x 2 \lim_{x \rightarrow \infty} \frac{(\sqrt{4x^2 + x} - \sqrt{4x^2})( \sqrt{4x^2 - x} + \sqrt{4x^2})}{\sqrt{4x^2 + x} + \sqrt{4x^2}} x→∞lim4x2+x +4x2 (4x2+x −4x2 )(4x2−x +4x2 ) = lim x → ∞ 4 x 2 + x − 4 x 2 4 x 2 − x + 4 x 2 =\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{4x^2 + x - {4x^2}}{\sqrt{4x^2 - x} + \sqrt{4x^2}} =x→∞lim4x2−x +4x2 4x2+x−4x2 = lim x → ∞ x 4 x 2 + x + 4 x 2 =\lim_{x \rightarrow \infty} \frac{x}{\sqrt{4x^2 + x} + \sqrt{4x^2}} =x→∞lim4x2+x +4x2 x
由于 x x x 不为 0,所以上下同时除以 x x x 可得: lim x → ∞ ∣ x ∣ x 4 \lim_{x \rightarrow \infty} \frac{\frac{|x|}{x}}{4} x→∞lim4x∣x∣
根据 x x x 的正负属性可得:
- 当 x → + ∞ x \rightarrow +\infty x→+∞ 时,原式 = 1 4 =\frac{1}{4} =41;
- 当 x → − ∞ x \rightarrow -\infty x→−∞ 时,原式 = − 1 4 =-\frac{1}{4} =−41;
完成。
计算机方法
在以下代码中
class Test1 {public static void main(String[] args) {double x = 1;for (int i = 0; i < 8; i++, x *= 10) {System.out.printf("x = %10.0f, fun(x) = %.12f.\n", x, fun(x));}}static double fun(double x) {return Math.sqrt(4 * x * x + x) - 2 * x;}
}
我们首先定义了一个函数 fun(x) 用于求 4 x 2 + x − 4 x 2 \sqrt{4x^2 + x} - \sqrt{4x^2} 4x2+x −4x2 ,然后在主函数中,分别求x=1,10,…,1E7的情况,结果如下所示。
x = 1, fun(x) = 0.236067977500.
x = 10, fun(x) = 0.248456731317.
x = 100, fun(x) = 0.249843945008.
x = 1000, fun(x) = 0.249984376953.
x = 10000, fun(x) = 0.249998437521.
x = 100000, fun(x) = 0.249999843742.
x = 1000000, fun(x) = 0.249999984400.
x = 10000000, fun(x) = 0.250000000000.
当 x x x 的初始值取 − 1 -1 −1 时,结果为:
x = -1, fun(x) = -0.267949192431.
x = -10, fun(x) = -0.251582341869.
x = -100, fun(x) = -0.250156445618.
x = -1000, fun(x) = -0.250015626953.
x = -10000, fun(x) = -0.250001562519.
x = -100000, fun(x) = -0.250000156258.
x = -1000000, fun(x) = -0.250000015600.
x = -10000000, fun(x) = -0.250000000000.
完毕。
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