夹逼定理(英文:Squeeze Theorem或Sandwich Theorem)是利用函数值的变化趋势作为函数极限存在判定的一条准则。[1]夹逼准则的重要性在于不仅提供函数极限是否存在的依据,还可求出具体的极限值。[2]夹逼定理对于数列极限也同样适用。[3]
函数极限的夹逼定理
对于的情形[4][5]
设函数在的某个去心邻域内满足以下条件:[4][5]
(1) ,
(2) ,
则[4][5]
对于的情形[4][5]
对于的情形,定理仍成立。[4][5]
设函数在时满足以下条件:[4][5]
(1)。
(2),
则。[4][5]
数列极限的夹逼定理
数列的极限,可看做函数极限的一种特殊情形。[3][4]
如果数列及满足条件:[3][4]
(1) (从某一项以后恒成立),
(2)
则
。[3][4]
证明
对于的情形
因 所以,对于任意给定的,[4]
存在, 当时,有;[4]
存在,当时,有 。[4]
取$, 则当时,[4]
有[4]
即[4]
同时成立。 [4]
因介于和之间,所以当时,
有[4]
即成立,这就证明了。[4]
对于的情形
存在,当时,有成立。[5]
由,[5]
则,存在当时,[5]
存在,当时,[5]
令,则当时,[5]
有
即有[5]
由极限定义得。[5]
数列极限
由于, 则,存在,当时,[3]
有[3]
又,则,存在,[3]
当时,有[3]
由已知,当时,[3]
所以,取,[3]
满足[3]
即[3]
所以。[3]
几何意义
极限的夹逼定理具有明显的几何意义,如下图所示。[6]

应用
夹逼准则的重要性在于不仅提供判断数列收敛的一种方法, 而且可用于求极限。 应用夹逼准则的关键是,对于给定的数列,找到合适的收敛数列和。[2]

函数极限的证明
应用夹逼定理可以证明重要极限[7][8]

证明过程如下:[7][8]
在右图所示的单位圆中, 设圆心角, 点处的切线与的延长线相交于,作,则
右图显然有,,
因此
即
不等式两边都除以, 有
或
时,上述不等式同样是成立的。
下面来证明不等式的左端。
当时,,则
当时,,由夹逼定理可知
,故
回到
由夹逼定理即得
。
求解数列极限
求
由于[4]
而[4]
[4]
由夹逼定理可知,[4]
参考资料 8
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8