【同阶无穷小相减结果是几阶】在高等数学中,无穷小量的比较是一个重要的概念。当我们讨论两个同阶无穷小时,它们的差是否仍然是一个无穷小,以及它属于什么阶,是需要深入分析的问题。
一、基本概念回顾
- 无穷小量:当 $ x \to x_0 $(或 $ x \to \infty $)时,若 $ f(x) \to 0 $,则称 $ f(x) $ 是一个无穷小量。
- 同阶无穷小:设 $ f(x) $ 和 $ g(x) $ 都是无穷小量,若存在非零常数 $ C $,使得
$$
\lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = C,
$$
则称 $ f(x) $ 与 $ g(x) $ 是同阶无穷小。
- 高阶无穷小:若 $ \lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = 0 $,则称 $ f(x) $ 是比 $ g(x) $ 高阶的无穷小。
- 低阶无穷小:若 $ \lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = \infty $,则称 $ f(x) $ 是比 $ g(x) $ 低阶的无穷小。
二、同阶无穷小相减的结果分析
假设 $ f(x) $ 和 $ g(x) $ 是同阶无穷小,即
$$
\lim_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = C \neq 0.
$$
那么我们考虑它们的差 $ f(x) - g(x) $ 的无穷小阶数。
情况一:$ f(x) $ 与 $ g(x) $ 同号
例如,令 $ f(x) = g(x) + h(x) $,其中 $ h(x) $ 是比 $ g(x) $ 更高阶的无穷小。
此时 $ f(x) - g(x) = h(x) $,显然是一个比 $ g(x) $ 更高阶的无穷小。
情况二:$ f(x) $ 与 $ g(x) $ 异号
如果 $ f(x) = -g(x) + h(x) $,其中 $ h(x) $ 是更高阶的无穷小,则
$$
f(x) - g(x) = -2g(x) + h(x).
$$
此时,$ f(x) - g(x) $ 的主要部分是 $ -2g(x) $,所以它仍然是一个与 $ g(x) $ 同阶的无穷小。
三、总结表格
情况 | 举例 | 差 $ f(x) - g(x) $ 的阶 | 结论 |
同号 | $ f(x) = g(x) + o(g(x)) $ | 更高阶 | 相减后为更高阶无穷小 |
异号 | $ f(x) = -g(x) + o(g(x)) $ | 同阶 | 相减后仍为同阶无穷小 |
具体值 | $ f(x) = k g(x) $,$ k \neq 1 $ | 更高阶 | 若 $ k \neq 1 $,差为更高阶 |
特殊情况 | $ f(x) = g(x) $ | 0 | 差为0,不是无穷小 |
四、结论
同阶无穷小相减后的结果并不一定是同阶无穷小。其结果取决于两个函数之间的具体关系:
- 如果两者相差一个更高阶的无穷小,那么差为更高阶无穷小;
- 如果两者符号相反且系数不同,则差可能仍为同阶无穷小;
- 如果两者完全相同,则差为0,不构成无穷小。
因此,在处理无穷小相减问题时,需结合具体函数形式进行分析,不能一概而论。