🎯 Из жизниЕсли известно, на какую скорость выходит каждый из двух автомобилей на подъезде к светофору, то легко предсказать и скорость их «суммарного» сближения, и во сколько раз один обгоняет другого. С пределами функций так же: если у $f(x)$ и $\varphi(x)$ при $x\to a$ есть свои пределы, то предел суммы, разности, произведения и (при ненулевом делителе) частного тоже существует и считается «по отдельности».

Арифметика пределов

Если $\lim\limits_{x\to a}f(x)$ и $\lim\limits_{x\to a}\varphi(x)$ — действительные числа, то верно:

$$\lim_{x\to a}(f(x)+\varphi(x))=\lim_{x\to a}f(x)+\lim_{x\to a}\varphi(x)$$

$$\lim_{x\to a}(f(x)-\varphi(x))=\lim_{x\to a}f(x)-\lim_{x\to a}\varphi(x)$$

$$\lim_{x\to a}(f(x)\cdot\varphi(x))=\lim_{x\to a}f(x)\cdot\lim_{x\to a}\varphi(x)$$

$$\lim_{x\to a}\dfrac{f(x)}{\varphi(x)}=\dfrac{\lim_{x\to a}f(x)}{\lim_{x\to a}\varphi(x)}\quad\left(\lim_{x\to a}\varphi(x)\ne0\right)$$

Здесь $a$ — число, $+\infty$, $-\infty$ или $\infty$. Если $f(x)=C$ — постоянная, то $\lim\limits_{x\to a}C=C$, а из свойства произведения следует $\lim\limits_{x\to a}(C\varphi(x))=C\lim\limits_{x\to a}\varphi(x)$.

Когда предел считается «подстановкой»

Если $a$ — число, а числитель и знаменатель дроби стремятся к конечным пределам, причём предел знаменателя не равен нулю, — предел можно найти прямой подстановкой $a$ вместо $x$:

$$\lim_{x\to2}\dfrac{x^2+4}{x+2}=\dfrac{2^2+4}{2+2}=2$$

⚠️ Частая ошибкаПодставлять $a$ в дробь всегда, не проверив знаменатель. Если знаменатель обращается в ноль, свойство (4) неприменимо — нужен отдельный анализ (см. интерактив).

Разбор примера по шагам

Вычислим $\lim\limits_{x\to2}\dfrac{x^2-4}{x-2}$. Числитель и знаменатель одновременно стремятся к нулю — подстановка не работает напрямую. Смотри интерактив справа: раскладываем числитель на множители и сокращаем дробь на $(x-2)$, ведь при $x\to2$ сама точка $x=2$ в определение предела не входит.

Запомни

🧠 Свойства пределов функций
  • сумма, разность, произведение, частное пределов равны пределу суммы, разности, произведения, частного (при существовании и $\lim\varphi(x)\ne0$ для частного);
  • если $a$ — число и знаменатель не стремится к нулю, предел можно искать прямой подстановкой;
  • если и числитель, и знаменатель стремятся к нулю — сначала упрощаем дробь (разложение на множители), потом подставляем.