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微积分 · English

从渐近线图像判断单侧极限|Khan Academy

从图像读取单侧极限:6左侧向上发散,右侧极限为-3。配套原创说明解释图读近似值、空心圆,以及有限极限与无穷极限的记号约定。

已审核学习内容 · 视频分析 · 中文

从图像判断单侧极限:当 x 从左侧趋近 6 时,曲线向上无界增长;从右侧趋近时,函数值靠近空心圆所在的 y=-3。视频用相邻输入和沿曲线追踪的方法,对照这两种行为,并解释无穷大的含义:“正无穷极限”描述向上发散,并不是一个有限实数答案,因此它与“不存在有限极限”的说法并不矛盾。

预备知识

  • 对函数及其图表的基本理解
  • 熟悉笛卡尔坐标系
  • 对函数图形的基本理解
  • 极限的概念
  • 垂直渐近线

章节

0:00问题介绍0:30图形化评估极限1:13理解无穷极限1:30左极限分析1:45右极限分析

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

判断 x=6 处的左极限,只看小于6、不断靠近6的输入。这里关注邻近点的变化,不依赖目标点是否被赋予函数值。

标出的输入2、3、4、5、5.5、5.75从左侧靠近6。图读数是近似值:g(2)略高于1,g(3)更高,g(4)低于2,g(5)接近3,g(5.5)接近5,g(5.75)接近9。这些点展示曲线的增长趋势,并未给出函数方程。

沿左分支继续靠近6,曲线沿着虚线 x=6 不断上升。这种单侧向上发散,说明 x=6 是本例的垂直渐近线。

正无穷极限描述的是函数值最终超过每个有限上界。无穷大不是有限实数,因此要把这种记号与有限实数极限区分开。

接下来仍是同一张图:输入从左侧靠近6时,曲线依然沿 x=6 向上无界增长。

练习要找有限实数极限,因此视频写下“不存在”。同一条向上发散的曲线,也可以用正无穷极限记号描述;两种说法采用不同约定,并不矛盾。

再从大于6的一侧向6靠近,观察右分支。趋近方向很重要,因为它与左分支的表现不同。

沿右分支向6追踪,先观察8、7、6.5这些输入。样本点帮助找到趋近的高度,但较长的这段曲线未必一直单调。

输入6.01、6.0000001从右侧更接近6。曲线趋向高度-3处的空心圆;空心圆本身并不妨碍右极限存在。

右极限为-3。图中右侧有有限极限,左侧向上发散。并不是所有间断点的左右极限都必须不同,而是本例的两条分支确实表现不同。

知识卡片

01

极限

单侧极限只从一侧观察输入向目标靠近。上标负号表示从较小输入的一侧趋近,并不是说函数值必须为负。

lim⁡x→c−f(x)\lim_{x \to c^-} f(x)
02

从图表评估极限

沿指定一侧让输入不断靠近目标,观察函数值趋向哪里。图上近似读数可帮助理解趋势,但有限几个样本值本身并不是一般极限证明。

03

垂直渐近线与无穷极限

若函数从至少一侧趋近 x=c 时趋于正无穷或负无穷,x=c 就是垂直渐近线。仅有振荡式无界行为,并不保证存在某个确定符号的无穷极限。

04

微积分中无穷大的含义

正无穷极限记号表示函数值最终超过每个有限上界;它没有给出有限实数极限,因此同一分支在求有限极限的练习中可以写成“不存在”。

05

单侧极限可能不同

x=6处两条分支表现不同。卡片中的不等式只说明左右极限不相等的情况,并不是所有间断点都满足的规则;可去间断点的左右极限可以相等。

lim⁡x→c−f(x)≠lim⁡x→c+f(x)\lim_{x \to c^-} f(x) \neq \lim_{x \to c^+} f(x)
06

左分支不存在有限极限

本例左分支在 x=6 附近向上无界增长,因此没有有限实数极限;采用扩展记号时,也可以称它为正无穷极限。

07

从右分支读取有限极限

沿曲线指定的一侧靠近目标,观察它趋向的高度。本图右分支趋向-3;目标点画成空心圆,也不影响这个单侧极限。

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 9

g(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    函数在图上标记为 y = g(x)。

符号

g(x)

含义

因变量,表示函数 g 对于给定输入 x 的输出值。

适用范围

图中给出了实数输入的若干分支,完整代数定义域未知。

x

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    自变量在横轴上由 x 表示。

符号

x

含义

自变量,表示函数 g 的输入。

适用范围

实数

lim

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    极限记号写为 lim_{x -> 6^-} g(x)。

符号

lim

含义

数学运算符,指示当输入趋近于特定值时函数的极限。

∞

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    符号 ∞ 用于表示函数值变得无界。

符号

∞

含义

表示函数值的无界增加;不是一个特定的数字。

g(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    图上标注了函数为 y = g(x)。

符号

g(x)

含义

图中所示的函数。

适用范围

显示的域分支从两侧趋近于 x=6;未提供完整的代数定义域。

\lim_{x \to 6^-} g(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    屏幕上写有表达式 \lim_{x \to 6^-} g(x)。

符号

\lim_{x \to 6^-} g(x)

含义

当 x 趋近于 6 时 g(x) 的左极限。

适用范围

x < 6

\lim_{x \to 6^+} g(x)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    屏幕上写有表达式 \lim_{x \to 6^+} g(x)。

符号

\lim_{x \to 6^+} g(x)

含义

当 x 趋近于 6 时 g(x) 的右极限。

适用范围

x > 6

not exist

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在左极限表达式旁边用粉色写着文字 'not exist'。

符号

not exist

含义

表示该极限没有有限值。

-3

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    在右极限表达式旁边用绿色写着数字 -3。

符号

-3

含义

函数从右侧趋近的有限值。

知识点 · 4

单侧极限

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说指定从左侧向目标输入靠近。

  2. 公式
    观察依据

    屏幕上写出了表达式 lim_{x -> 6^-} g(x)。

定义
解释

单侧极限描述了当函数的输入仅从一个方向(小于或大于目标值)趋近于特定值时函数的行为。在本例中,它是 x 从左侧趋近于 6 时的极限。

公式
lim⁡x→6−g(x)\lim_{x \to 6^-} g(x)
适用条件
  1. x 必须从小于 6 的值趋近于 6。

垂直渐近线

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说观察图中的相邻输入,以及垂直渐近线附近的上升分支。

  2. 图示
    观察依据

    图表显示在 x=6 处有一条垂直虚线,蓝色曲线从左侧靠近该线时急剧上升至正无穷。

定义
解释

若函数从至少一侧趋近 x=c 时趋于正无穷或负无穷,x=c 就是垂直渐近线。仅有振荡式无界行为,并不保证存在某个确定符号的无穷极限。

公式
适用条件
  1. 至少一个单侧极限是正无穷或负无穷,具有确定符号。

先修条目
  1. 单侧极限

单侧极限

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

  2. 公式
    观察依据

    使用了表达式 \lim_{x \to 6^-} g(x) 和 \lim_{x \to 6^+} g(x)。

定义
解释

单侧极限描述了当自变量仅从一个方向(从小于该点的值或大于该点的值)趋近于特定点时函数的行为。

公式
lim⁡x→c−f(x) or lim⁡x→c+f(x)\lim_{x \to c^-} f(x) \text{ or } \lim_{x \to c^+} f(x)
适用条件
  1. 定义域包含从指定一侧任意靠近目标的点。

无界行为与不存在的极限

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

  2. 动画
    观察依据

    图表显示当 x 从左侧趋近于 6 时,函数无限增大。

方法
解释

显示的左分支在 x 从下方趋近于 6 时无界增长,因此没有有限的实数极限。根据扩展的无穷极限约定,这种特定的向上发散写作极限为 +infinity。一般的无界行为不一定具有确定的无穷极限符号。

适用条件
  1. 所述的不存在是指有限的实数极限。

  2. 正无穷大的极限描述的是最终增长超过每一个正界限;无穷大不是有限的实数。

先修条目
  1. 单侧极限
定理与条件 · 1

无穷大不是实数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

命题
命题

在标准极限的语境下,无穷大 (∞) 用作描述无界行为的记号,并不代表一个特定的数值。

前提
  1. 我们在实数上的标准极限定义范围内工作。

量词

全称

推导与证明 · 3

使用样本点评估单侧极限

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说观察图中的相邻输入,以及垂直渐近线附近的上升分支。

  2. 动画
    观察依据

    粉色点依次出现在图表上的 x=2, 3, 4, 5, 5.5 和 5.75 处,水平虚线将其 y 值投影到 y 轴上。

数值验证
步骤
  1. 公式
    g(2)≈1.2g(2) \approx 1.2
    解释

    选择 x=2,它小于 6,观察图表显示 y 值略高于 1。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  2. 公式
    g(3)≈1.5g(3) \approx 1.5
    解释

    选择 x=3,y 值进一步增加。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  3. 公式
    g(4)≈1.8g(4) \approx 1.8
    解释

    选择 x=4,y 值继续增加,保持在 2 以下。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  4. 公式
    g(5)≈3g(5) \approx 3
    解释

    选择 x=5,y 值跳跃至大约 3。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  5. 公式
    g(5.5)≈5g(5.5) \approx 5
    解释

    选择 x=5.5,y 值增加到 5 左右。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  6. 公式
    g(5.75)≈9g(5.75) \approx 9
    解释

    选择 x=5.75,非常接近 6,y 值飙升至 9 左右。

    步骤依据

    图形读数

    视频直接表达
  7. 公式
    lim⁡x→6−g(x)=∞\lim_{x \to 6^-} g(x) = \infty
    解释

    随着 x 从左侧越来越接近 6,y 值无界增长,得出结论极限为无穷大。

    步骤依据

    无穷极限的定义

    视频直接表达
结论

图示分支从6的左侧趋于正无穷。近似样本用于说明这张图的行为,视频未给出代数函数式或一般证明。

通过图形评估左极限

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

  2. 动画
    观察依据

    光标沿着蓝色曲线向上追踪,当它从左侧接近 x=6 处的垂直虚线时趋向正无穷。

视觉说明
步骤
  1. 解释

    观察 g(x) 的图像,看小于 6 的 x 值如何越来越接近 6。

    步骤依据

    左极限的定义。

    视频直接表达
  2. 解释

    注意函数的 y 值迅速增加,并没有稳定在任何特定的有限数值上。

    步骤依据

    对图形在垂直渐近线附近行为的视觉检查。

    视频直接表达
  3. 解释

    得出结论,因为函数是无界的,所以左极限不存在。

    步骤依据

    当寻求有限值时,表现出无穷行为的极限的标准约定。

    视频直接表达
结论

\lim_{x \to 6^-} g(x) = \text{not exist}

通过图形评估右极限

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说沿右分支追踪空心圆,得出该侧的有限极限。

  2. 动画
    观察依据

    光标沿着图形的下部从右向左移动,越来越接近位于 (6, -3) 的空心圆。

数值验证
步骤
  1. 解释

    考虑大于 6 的 x 值,例如 x=8, x=7, x=6.5, x=6.01 和 x=6.0000001。

    步骤依据

    这些值代表从右侧趋近于 6。

    视频直接表达
  2. 解释

    观察这些 x 输入在图形上对应的 y 值。

    步骤依据

    从其图形表示中读取函数的输出。

    视频直接表达
  3. 解释

    对足够靠近6的右侧输入,函数值趋近-3;所列较远样本不必单调靠近这个高度。

    步骤依据

    曲线趋近于水平线 y=-3 的视觉趋势。

    补充解释
  4. 解释

    得出右极限为 -3 的结论。

    步骤依据

    基于函数趋近于特定值的极限定义。

    视频直接表达
结论

\lim_{x \to 6^+} g(x) = -3

例题详解 · 2

从带有垂直渐近线的图表中寻找单侧极限

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说指定从左侧向目标输入靠近。

  2. 图示
    观察依据

    显示了 y=g(x) 的图表,展示了 x=6 附近的相关部分。

题目

给定 y = g(x) 的图表,确定 \lim_{x \to 6^-} g(x) 的值。

已知条件
  1. 函数 y = g(x) 的图表。

  2. x = 6 处的垂直虚线,指示渐近线。

  3. 曲线从左侧趋近渐近线,向上延伸。

目标

评估 g(x) 当 x 趋近于 6 时的左极限。

步骤
  1. 公式
    Observe x→6−\text{Observe } x \to 6^-
    解释

    识别我们需要观察 x 值严格小于 6 并移动向 6 时图表的行为。

    步骤依据

    左极限的定义

    视频直接表达
  2. 公式
    Trace the curve upwards\text{Trace the curve upwards}
    解释

    沿着蓝色曲线从左向右追踪,当它接近 x=6 处的垂直线时。y 值正在迅速增加。

    步骤依据

    对图表的视觉检查

    视频直接表达
  3. 公式
    lim⁡x→6−g(x)=∞\lim_{x \to 6^-} g(x) = \infty
    解释

    由于当 x 从左侧趋近于 6 时 y 值无界增加,极限被描述为无穷大。

    步骤依据

    无穷极限的定义

    视频直接表达
结果

\infty

检验

图形证据清楚地显示,当函数从左侧接近垂直渐近线时,其值无界增大。

垂直渐近线附近的单侧行为

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    图形在 x=6 处有一个向上的左侧垂直渐近线,以及一个单独的右侧分支趋近于 (6,-3)。

  2. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

题目

给定 y=g(x) 的图形,确定 \lim_{x \to 6^-} g(x) 和 \lim_{x \to 6^+} g(x)。

已知条件
  1. 函数 y=g(x) 的图形。

  2. x=6 处的垂直虚线,指示渐近线或不连续点。

  3. 当 x \to 6^- 时,图形的上分支趋向 +\infty。

  4. 下分支趋近于点 (6,-3),这是从右侧令 x \\to 6^+ 的过程。

目标

评估 g(x) 在 x=6 处的左极限和右极限。

步骤
  1. 解释

    对于左极限,观察 x 从小于 6 的值趋近于 6 时的图形。曲线无限向上延伸。

    步骤依据

    对 x=6 左侧函数行为的图形分析。

    视频直接表达
  2. 公式
    lim⁡x→6−g(x)=not exist\lim_{x \to 6^-} g(x) = \text{not exist}
    解释

    由于函数是无界的,极限作为有限数不存在。

    步骤依据

    由于无穷行为导致极限不存在的定义。

    视频直接表达
  3. 解释

    对足够靠近6的右侧输入,函数值趋近-3;所列较远样本不必单调靠近这个高度。

    步骤依据

    对 x=6 右侧函数行为的数值和图形分析。

    补充解释
  4. 公式
    lim⁡x→6+g(x)=−3\lim_{x \to 6^+} g(x) = -3
    解释

    函数从右侧趋近于有限值 -3。

    步骤依据

    极限的定义。

    视频直接表达
结果

\lim_{x \to 6^-} g(x) = \text{not exist}, \quad \lim_{x \to 6^+} g(x) = -3

检验

结果与图形的视觉特征相符:左侧有一个向上的垂直渐近线,右侧有一条曲线终止于 y=-3 处的空心圆。

图示与动画 · 6

函数图表的显示

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    一个带有网格的坐标平面,轴标签从 -9 到 9,以及一条代表 y=g(x) 的蓝色曲线。x=6 处有一条垂直虚线。

图中对象
  1. 坐标轴

  2. 网格线

  3. 蓝色曲线 y=g(x)

  4. x=6 处的垂直虚线

  5. (6, -3) 处的空心圆

不变量
  1. g(x) 图表的形状和位置

  2. x=6 处垂直渐近线的位置

数学含义

提供评估函数极限所需的视觉数据。

样本点的连续绘制

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    粉色点出现在蓝色曲线上,位于 x=2, 3, 4, 5, 5.5 和 5.75 处。水平粉色虚线将这些点投影到 y 轴上,显示它们的近似 y 值。

图中对象
  1. 曲线上的粉色点

  2. 水平粉色虚线投影线

变化过程
  1. 粉色点沿着曲线从左到右逐个出现,随着 x 趋近于 6。

  2. 相应的水平线显示 y 轴上不断增加的 y 值。

不变量
  1. g(x) 的基础图表保持不变。

数学含义

数值演示了当输入从左侧趋近于 6 时,函数的输出如何增长。

书写数学表达式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    文本 'lim_{x -> 6^-} g(x) =' 以青色墨水手写在屏幕右侧。

图中对象
  1. 手写文本

变化过程
  1. 极限表达式逐步写出。

数学含义

形式化了关于图表行为所提出的问题。

书写结果

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    无穷大符号 '∞' 以粉色墨水手写在极限表达式旁边。

图中对象
  1. 手写无穷大符号

变化过程
  1. 符号出现以完成方程。

数学含义

基于图形证据陈述极限评估的结论。

追踪左分支

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    鼠标光标沿着 x=6 处垂直渐近线左侧的蓝色曲线向上移动。

图中对象
  1. g(x) 的蓝色曲线

  2. x=6 处的垂直虚线

  3. 鼠标光标

变化过程
  1. 光标位置沿曲线向上移动。

  2. 函数的 Y 值趋向正无穷。

不变量
  1. X 值保持小于 6 但越来越接近 6。

数学含义

演示了当 x 从左侧趋近于 6 时函数的无界行为。

追踪右分支

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    鼠标光标沿着下方的蓝色曲线向左移动,从大约 x=8 开始,停在 x=6 附近。

图中对象
  1. g(x) 的下部蓝色曲线

  2. (6, -3) 处的空心圆

  3. 鼠标光标

变化过程
  1. 光标位置向左移动趋近于 x=6。

  2. 函数值趋近于 -3,对应从右侧向6靠近的输入;较早追踪的整段曲线未必单调。

不变量
  1. X 值保持大于 6 但越来越接近 6。

数学含义

图示说明函数趋近有限值 -3,对应从右侧向6靠近的输入。

易错点 · 2

混淆无穷大与实数

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

误区

认为写出极限等于无穷大意味着极限评估为一个特定的有限数值。

说明

无穷大是一个描述性术语,用于指示函数无界增长;它不是一个实数。

有限极限与无穷极限记号

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

误区

混淆无穷极限约定与有限实数极限的存在性。

说明

源练习为此无界分支写作 not exist,因为它寻求的是有限实数极限。使用 +infinity 来描述这种特定的向上发散在扩展的无穷极限记号中也是有效的;这些约定并不矛盾。

概念关系 · 2

单侧极限 → 垂直渐近线

依据清楚
依据视频推导
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说观察图中的相邻输入,以及垂直渐近线附近的上升分支。

  2. 图示
    观察依据

    图表直观地将 x=6 垂直线附近的行为与函数的输出联系起来。

应用
解释

评估结果为无穷大的单侧极限证实了在该 x 值处存在垂直渐近线。

单侧极限 → 无界行为与不存在的极限

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

应用
解释

应用评估单侧极限的方法来确定由于无界行为,左极限不存在。

问题定位 · 4

如何从图表中确定左极限?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说观察图中的相邻输入,以及垂直渐近线附近的上升分支。

涉及知识点
  1. 单侧极限
  2. 使用样本点评估单侧极限

当极限等于无穷大时意味着什么?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

涉及知识点
  1. 单侧极限
  2. 无穷大不是实数
  3. 混淆无穷大与实数

当存在垂直渐近线时,如何从图形中找到函数的左极限?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说区分向上发散与有限实数极限的存在。

  2. 公式
    观察依据

    \lim_{x \to 6^-} g(x)

涉及知识点
  1. 单侧极限
  2. 无界行为与不存在的极限
  3. 通过图形评估左极限

当函数趋近于特定的 y 值时,如何通过图形评估右极限?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    解说沿右分支追踪空心圆,得出该侧的有限极限。

  2. 公式
    观察依据

    \lim_{x \to 6^+} g(x) = -3

涉及知识点
  1. 单侧极限
  2. 通过图形评估右极限
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 问题的引入和单侧极限的定义。

已覆盖 · 使用图表上的样本点对极限进行数值评估,从而识别出垂直渐近线。

已覆盖 · 极限为无穷大的结论以及微积分中无穷大性质的澄清。

已覆盖 · 评估左极限,识别无界行为并得出其不存在的结论。

已覆盖 · 过渡期,演讲者引入下一个问题(右极限)。

已覆盖 · 通过追踪图形和测试数值来评估右极限,得出极限为 -3 的结论。实际完整媒体尾部 145.7秒(相对 55.7)在屏幕上保留了完成的右极限 -3 结论;最后一秒的小数部分没有新的数学事件。

探索视频中的知识

打开视频知识图谱 →

  • 极限 讲解定位 0:06
    查看关联依据

    Candidate from reviewed zh material v1: 单侧极限只从一侧观察输入向目标靠近。上标负号表示从较小输入的一侧趋近,并不是说函数值必须为负。

    Candidate from reviewed en material v1: A one-sided limit follows inputs toward the target from only one side. The minus superscript denotes approach from smaller inputs, rather than the sign of the function value.