Giới hạn: bài tập có lời giải từng bước

Bài tập Giới hạn miễn phí có hình vẽ, gợi ý và lời giải đầy đủ. Số liệu mới mỗi lần, ở ba mức độ: thay trực tiếp và phân tích thành nhân tử, giới hạn tại vô cực, Quy tắc L'Hôpital.

Bài tập miễn phíDễ
xy9x = 9

Tìm giới hạn L = limx→9 (√x − 3)/(x − 9).

f(x) = (√x − 3)/(x − 9)x → 9
Bài tiếp theo →
Luyện tập Giới hạn miễn phíLuyện tập Giới hạn ngay5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.

Bạn luyện tập những gì

  1. Dễthay trực tiếp và phân tích thành nhân tử
  2. Trung bìnhgiới hạn tại vô cực
  3. KhóQuy tắc L'Hôpital

Công thức chính

Thay trực tiếp
thử x = a trước; 0/0 nghĩa là cần rút gọn
Phân tích thành nhân tử và giản ước
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Biểu thức liên hợp
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Giới hạn tại vô cực
chia cho lũy thừa cao nhất của x; bậc bằng nhau cho tỉ số các hệ số cao nhất
Giới hạn đặc biệt
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Quy tắc L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)

Học Giới hạn từ đầu

1Giới hạn là gì

Một giới hạn mô tả giá trị mà một hàm số tiến gần tới khi x tiến gần tới một số nào đó. Điều xảy ra chính xác tại số đó không quan trọng.

Lấy f(x) = (x² − 1)/(x − 1). Tại x = 1 bạn được 0/0, không có giá trị. Nhưng bạn có thể thử các số gần 1.

  • x = 0,9 cho f = 1,9.
  • x = 0,99 cho f = 1,99.
  • x = 1,01 cho f = 2,01.

Các giá trị ngày càng gần 2. Ta viết:

limx→1 (x² − 1)/(x − 1) = 2
xy12(1, 2)

Đồ thị là một đường thẳng thiếu một điểm, một lỗ hổng tại (1, 2). Giới hạn là độ cao của lỗ hổng.

Tự kiểm tra Một hàm g cho g(2,9) = 5,9, g(2,99) = 5,99 và g(3,01) = 6,01. Nó không xác định tại x = 3. Giới hạn khi x → 3 là bao nhiêu?
  1. 3
  2. 5,99
  3. 6
  4. Không tồn tại, vì g(3) không xác định

Đáp số: 6. Các giá trị tiến tới 6 từ cả hai phía, nên giới hạn là 6. Giới hạn chỉ xét các giá trị gần x = 3, không bao giờ xét chính x = 3.

2Phép thế, 0/0 và phân tích thành nhân tử

Luôn thử thế trực tiếp trước: thay số vào. Nếu bạn được một số bình thường, đó là giới hạn.

limx→2 (x² + 3x) = 4 + 6 = 10

Nếu bạn được 0/0, bạn chưa xong. 0/0 gọi là một dạng vô định: đó là tín hiệu để đơn giản hóa, không phải một đáp án.

Thường tử và mẫu có chung một nhân tử bằng không tại điểm đó. Phân tích cả hai thành nhân tử, giản ước nhân tử chung, rồi thế lại.

(x² − 9)/(x − 3) = (x − 3)(x + 3)/(x − 3) = x + 3

Vậy giới hạn khi x → 3 là 3 + 3 = 6. Các dạng phân tích hữu ích:

  • x² − a² = (x − a)(x + a)
  • x³ − a³ = (x − a)(x² + ax + a²)
  • x³ + a³ = (x + a)(x² − ax + a²)
  • Một tam thức bậc hai như x² − x − 30 phân tích thành (x − 6)(x + 5): tìm hai số có tích bằng −30 và tổng bằng −1.

Với căn bậc hai, nhân tử và mẫu với biểu thức liên hợp: (√x − 2)(√x + 2) = x − 4.

Tự kiểm tra limx→2 (x² − 4)/(x − 2) bằng bao nhiêu?
  1. 0
  2. 2
  3. 4
  4. Không tồn tại, vì bạn được 0/0

Đáp số: 4. Phép thế cho 0/0, nên phân tích: (x − 2)(x + 2)/(x − 2) = x + 2, bằng 4 tại x = 2. Dừng ở 0/0 là sai lầm dẫn đến “không tồn tại”.

3Giới hạn tại vô cực và quy tắc L’Hôpital

x → ∞ nghĩa là x tăng không ngừng. Với phân số của các đa thức, chỉ các lũy thừa cao nhất quan trọng khi x rất lớn.

Chia mọi số hạng cho lũy thừa cao nhất của x ở mẫu. Các số hạng như 4/x và 7/x² tiến tới 0.

(6x² + x)/(3x² − 5) = (6 + 1/x)/(3 − 5/x²) → 6/3 = 2
  • Cùng lũy thừa cao nhất ở tử và mẫu: giới hạn là tỉ số của các hệ số cao nhất.
  • Lũy thừa cao hơn ở mẫu: giới hạn là 0.
  • Lũy thừa cao hơn ở tử: phân số tăng không ngừng, nên không có giới hạn hữu hạn.

Với √(x² + 6x) − x, nhân với biểu thức liên hợp. Bạn được 6x/(√(x² + 6x) + x), tiến tới 6/(1 + 1) = 3.

Quy tắc L’Hôpital: nếu phép thế cho 0/0 hoặc ∞/∞, bạn có thể thay tử và mẫu bằng đạo hàm của chúng, mỗi cái riêng.

limx→0 (eˣ − 1)/x = limx→0 eˣ/1 = 1

Nếu bạn lại được 0/0, hãy áp dụng quy tắc thêm một lần nữa. Các giới hạn lượng giác luôn dùng x theo radian.

Tự kiểm tra limx→∞ (4x² + 1)/(2x² + 3x) bằng bao nhiêu?
  1. 0
  2. 2
  3. ½
  4. ∞

Đáp số: 2. Các lũy thừa cao nhất bằng nhau (x²), nên giới hạn là tỉ số của các hệ số cao nhất: 4/2 = 2. ½ có được khi chia ngược.

4Phương pháp từng bước

  1. Thế số vào. Một số bình thường là đáp án.
  2. Nếu bạn được 0/0, hãy phân tích tử và mẫu thành nhân tử, hoặc nhân với biểu thức liên hợp nếu có căn.
  3. Giản ước nhân tử chung và thế lại.
  4. Nếu x → ∞, hãy chia mọi số hạng cho lũy thừa cao nhất của x và để các số hạng như a/x tiến tới 0.
  5. Nếu phân tích thành nhân tử không được (eˣ, sin, cos, ln), hãy dùng quy tắc L’Hôpital cho dạng 0/0 hoặc ∞/∞.
  6. Kiểm tra bằng một số rất gần điểm đó, chẳng hạn x = 1,001.

5Một ví dụ có lời giải

Theo dõi từng bước. Hãy thử đoán bước tiếp theo trước khi mở nó.

Ví dụ có lời giải

Tìm L = limx→−2 (x³ + 8)/(x + 2).

1

Thử phép thế

((−2)³ + 8)/(−2 + 2) = (−8 + 8)/0 = 0/0

Đây là dạng vô định 0/0, nên bạn phải đơn giản hóa trước.

2

Phân tích tử thành nhân tử

8 = 2³, nên tử là tổng hai lập phương với a = 2.

x³ + 8 = (x + 2)(x² − 2x + 4)
3

Giản ước nhân tử chung

(x + 2)(x² − 2x + 4)/(x + 2) = x² − 2x + 4

Điều này được phép vì x chỉ tiến gần −2, nên x + 2 không bao giờ chính xác bằng 0.

4

Thế lại

(−2)² − 2·(−2) + 4 = 4 + 4 + 4 = 12
5

Kiểm tra đáp án

Thử x = −1,99: (−7,880599 + 8)/0,01 = 11,94, gần với 12.

xy−212

Đồ thị là parabol x² − 2x + 4 với một lỗ hổng tại (−2, 12).

Đáp số

L = 12

6Lỗi thường gặp

  • Viết 0/0 làm đáp án, hoặc nói giới hạn không tồn tại. 0/0 có nghĩa là: hãy đơn giản hóa trước.
  • Dùng quy tắc L’Hôpital khi phép thế không cho 0/0 hoặc ∞/∞.
  • Dùng quy tắc thương trong quy tắc L’Hôpital. Hãy lấy đạo hàm của tử và mẫu riêng.
  • Tại vô cực, so sánh các số hạng đầu tiên được viết ra thay vì các lũy thừa cao nhất.
  • Dùng độ thay vì radian trong các giới hạn có sin hoặc cos.
Tự kiểm tra limx→1 (x² + 1)/(x + 1) bằng bao nhiêu?
  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. Không tồn tại

Đáp số: 1. Phép thế cho 2/2 = 1, một số bình thường, nên đó là giới hạn. Dùng L’Hôpital ở đây (2x/1 = 2) là sai, vì dạng không phải là 0/0.

7Các câu hỏi thi trông như thế nào

  • Dễ: thế trực tiếp và phân tích thành nhân tử. Phép thế cho 0/0, sau đó bạn phân tích và giản ước, như trong ví dụ.
  • Trung bình: giới hạn tại vô cực. Chia cho lũy thừa cao nhất, hoặc dùng biểu thức liên hợp cho một căn như √(x² + 4x) − x.
  • Khó: quy tắc L’Hôpital, chẳng hạn (eˣ − 1 − x)/x² hoặc (1 − cos 3x)/x² khi x → 0. Có thể cần dùng quy tắc hai lần.

Một cách kiểm tra nhanh: dùng máy tính thế một số rất gần điểm đó. Kết quả phải gần với đáp án của bạn.

Học từng bước một trong ứng dụngHọc từng bước một trong ứng dụng

Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1Dễ
xyx = 1

Tìm giới hạn L = limx→1 (x4 − 1)/(x − 1).

f(x) = (x4 − 1)/(x − 1)x → 1

Tìm L

Hiện các gợi ý
  1. Thay vào cho 0/0. Phân tích tử số thành nhân tử.
  2. xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹).
  3. x4 − 1 = (x − 1)(x3 + x2 + x + 1).
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).

Thử thay trực tiếp

tử số → 0 và mẫu số → 0, nên dạng là 0/0.

Phân tích thành nhân tử và giản ước

(x4 − 1)/(x − 1) = x3 + x2 + x + 1

Thay giá trị

L = 1·13 + 1·12 + 1·1 + 1·1 = 4

Đáp số

L = 4

Đây là đạo hàm của xⁿ tại x = a: n·aⁿ⁻¹.

Ví dụ 2Trung bình
xyy = L

Tìm giới hạn L = limx→∞ (1 + 1/x)x. Cho kết quả dưới dạng số thập phân.

f(x) = (1 + 1/x)xx → ∞

Tìm L

Hiện các gợi ý
  1. Dạng này là 1^∞. Viết L = e^(ln L) và tìm ln L.
  2. ln L = limx→∞ x·ln(1 + 1/x).
  3. Với u nhỏ, ln(1 + u) ≈ u. Ở đây u = 1/x.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).

Lấy logarit

ln L = limx→∞ x·ln(1 + 1/x)

Tính giá trị

ln(1 + u)/u → 1 khi u → 0, nên x·ln(1 + a/x) → a.

ln L = 1·1 = 1

Quay về từ logarit

L = e1 = 2,718

Đáp số

L = 2,718
Ví dụ 3Khó
xyx = 0

Tìm giới hạn L = limx→0 ln(1 + 2x)/sin(3x), với x tính bằng radian.

f(x) = ln(1 + 2x)/sin(3x)x → 0

Tìm L

Hiện các gợi ý
  1. Tại x = 0: ln 1 = 0 và sin 0 = 0, nên dạng này là 0/0.
  2. (ln(1 + 2x))′ = 2/(1 + 2x), (sin 3x)′ = 3·cos 3x.
  3. Thay x = 0 vào f′/g′.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).

Quy tắc L'Hôpital

L = limx→0 [2/(1 + 2x)]/[3·cos 3x]

Thay x = 0

L = 2/3 = 0,6667

Đáp số

L = 0,6667

Câu hỏi thường gặp

Giới hạn là gì?

Một giới hạn mô tả giá trị mà một hàm số tiến gần tới khi x tiến gần tới một số nào đó. Điều xảy ra chính xác tại số đó không quan trọng.

Lấy f(x) = (x² − 1)/(x − 1). Tại x = 1 bạn được 0/0, không có giá trị. Nhưng bạn có thể thử các số gần 1.

Làm thế nào để giải bài tập Giới hạn từng bước?

Giới hạn: trước hết thử thay trực tiếp. Nếu cho 0/0, hãy rút gọn trước: phân tích thành nhân tử và giản ước thừa số chung, hoặc nhân với biểu thức liên hợp. Khi x → ∞, chia tử số và mẫu số cho lũy thừa cao nhất của x. Quy tắc L'Hôpital: nếu f/g cho 0/0 hoặc ∞/∞, thì lim f/g = lim f′/g′, lấy đạo hàm tử số và mẫu số riêng rẽ (không dùng quy tắc thương).

Những lỗi thường gặp trong Giới hạn là gì?
  • Giữ mọi số hạng của thừa số thứ hai: xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹), và tại x = a cả n số hạng đều bằng nhau.
  • Dạng 1^∞ là dạng vô định, không bằng 1. Trước hết hãy lấy logarit tự nhiên.
  • Giữ đạo hàm của tử ở trên: lim f/g = lim f′/g′.
Các bài tập Giới hạn bao gồm những gì?
  • Dễ: thay trực tiếp và phân tích thành nhân tử
  • Trung bình: giới hạn tại vô cực
  • Khó: Quy tắc L'Hôpital

Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án. Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.

Cách luyện tập hoạt động

  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Tiến độ, lỗi sai và các bài đã lưu của bạn được giữ lại, để bạn xem lại trước kỳ thi.

Các chủ đề trước và sau chủ đề này

Tiếp tục với

Các môn học có chủ đề này

Thêm chủ đề trong Toán học và thống kê

Phiếu bài tập in được

Luyện tập Giới hạn miễn phíLuyện tập Giới hạn ngay5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.