Рассмотрим односторонние пределы и и докажем, что они равны 1.
Пусть . Отложим этот угол на единичной окружности (R = 1).
Точка K — точка пересечения луча с окружностью, а точка L — с касательной к единичной окружности в точке (1;0). Точка H — проекция точки K на ось OX.
Очевидно, что:
(1)
(где SsectOKA — площадь сектора OKA)
(из : | LA | = tgx)
Подставляя в (1), получим:
Так как при :
Умножаем на sinx:
Перейдём к пределу:
Найдём левый односторонний предел:
Правый и левый односторонний пределы существуют и равны 1, а значит и сам предел равен 1.
Следствия
Второй замечательный предел
или
Доказательство второго замечательного предела:
Доказательство для натуральных значений x
Докажем вначале теорему для случая последовательности
По формуле бинома Ньютона:
Полагая , получим:
(1)
Из данного равенства (1) следует, что с увеличением n число положительных слагаемых в правой части увеличивается. Кроме того, при увеличении n число убывает, поэтому величины возрастают. Поэтому последовательность — возрастающая, при этом
(2).
Покажем, что она ограничена. Заменим каждую скобку в правой части равенства на единицу, правая часть увеличится, получим неравенство
Усилим полученное неравенство, заменим 3,4,5, …, стоящие в знаменателях дробей, числом 2:
.
Сумму в скобке найдём по формуле суммы членов геометрической прогрессии:
.
Поэтому (3).
Итак, последовательность ограничена сверху, при этом выполняются неравенства (2) и (3): .
Следовательно, на основании теоремы Вейерштрасса (критерий сходимости последовательности) последовательность монотонно возрастает и ограниченна, значит имеет предел, обозначаемый буквой e. Т.е.
Зная, что второй замечательный предел верен для натуральных значений x, докажем второй замечательный предел для вещественных x, то есть докажем, что . Рассмотрим два случая:
1. Пусть . Каждое значение x заключено между двумя положительными целыми числами: , где — это целая часть x.
Отсюда следует: , поэтому
.
Если , то . Поэтому, согласно пределу , имеем:
.
По признаку (о пределе промежуточной функции) существования пределов .
2. Пусть . Сделаем подстановку − x = t, тогда
.
Из двух этих случаев вытекает, что для вещественного x.
Следствия
для ,
Первый замечательные предел.
Терема lim (sin(x)/x)=1
x®0
Доказательство:
S∆OMN=1/2 sin(x)
SсекOMN=1/2(x)
S∆OKN=1/2 tg(x)
S∆OMN<sсекOMN< S∆OKN</s
1/2sin(x)<1/2(x)<tg(x)< p=""> </tg(x)<>
sin(x)<x<tg(x)< p=""> </x<tg(x)<>
1<="" p="">
lim (1-cos(1/n))=0
n®+¥
lim (1-cos(x))=0 Þ lim (cos(x))=1
x®0x®0
lim (x/sin(x))=0
x®0
x>0
lim (x/sin(x))=1
x®0
lim(1/(x/sin(x)))= lim(sin(x)/x)=1 что и требовалось доказать