2023-06-17 07:24来源:m.sf1369.com作者:宇宇
在数学分析中,极限的证明往往是用ε-δ语言来证的,而这种证明方式,也是分析数学的最精髓的地方。在下愚钝,在大学毕业之后才慢慢领会这种证明方式的奥妙。ε-δ语言的主要表现方式是,对于函数f(x)在x0的邻域内,对于任意正数ε,δ,有|x-x0|<δ,且|f(x)-A|<ε,则称当x趋近x0时,f(x)趋近于A。这个定义的最大特点是,f(x)在x0处可以没有定义,但当x无限接近x0时,f(x)无限接近某一个数A。而ε-δ语言最难理解的,无非就是ε,δ这两个任意正数,在证明的过程中,也经常会看到很多习题中会用2ε,ε/2等(注:吉米多维奇是一套不错的习题,对于数学分析入门很有帮助,但若已入门,个人觉得,吉米多维奇更适合理科非数学专业做数1用)。其实我个人感觉,这里的ε,δ就是无穷小,或理解为无限接近,这两个无穷小仅仅是符号标示的不同,其本质都是一样的。但无穷小不是0,最浅显的例子就是f(x)=(x^2-4)/(x-2),这里x不能等于2,但当x无限接近2的时候,f(x)无限接近4。也就是说,点(x,f(x))只能无限接近(2,4),但两点不能重合,如何说明这个无穷小呢?我就随便找一个任意小的正数δ,使得x与2的距离总是比它小,再随便找一个任意小的正数ε,使得f(x)与4的距离总比ε小。
至于2ε是不是无穷小,这个问题可以说是在牛顿和莱布尼茨创立微积分学说后,引发的第二次数学危机的一个问题,2ε是无穷小,那么3ε,4ε,……十万乘以ε还是不是无穷小呢?(见谷堆悖论)直到后来康托创立集合论,才解决了第二次的数学危机。如果楼主是读数学系,等以后学实变函数的时候,包括勒贝格的测度论,就会对这里领会得更为透彻。(ps:康托是个非常了不起的数学家,尽管罗素悖论引发了第三次的数学危机,以及后世人如ZF公理对康托集合论进行补充,但仍不掩康托的伟大。不得不说,康托到目前为止是不可超越的。)
极限的定义是微积分中最为抽象的概念,一般不是数学专业的人也不要求掌握用定义去证明极限.
经过证明得到结果。
函数极限定义:
设函数f(x)在x0处的某一去心邻域内有定义,若存在常数a,对于任意ε>0,总存在正数δ,使得当
|x-xo|<δ时,|f(x)-a|<ε成立,那么称a是函数f(x)在x0处的极限。
如limx^3=27
x趋近3时的极限:
因为x趋近3,我们只考虑x=3近旁的x值即可,不妨令|x-3|<1
2
0,总存在正数δ=min(1,ε/37)取最小值,使得当
|x-3|<δ时,|f(x)-27|<ε成立,
故,27是函数f(x)=x^3在x=3处的极限。
首先你对极限的理解错误,当x→x0的极限是指,x≠x0的时候,趋近于x0的过程中,函数值无限趋近的数。
所以分母x-x0只是无限趋近于0,但是不会等于0(因为x≠x0),所以分母是有意义的。
所谓0/0,只是指某些极限式子的类型,并不是真的让分母为0
注意极限的定义中,是在x0的去心邻域内研究的,去心邻域就是去掉了x0这个点的邻域。所以x-x0不会等于0
用自然语言来说,“x→x0时极限为0”就是“求极限的对象就充分接近0需要且只要x充分接近x0”。如果再严格一些,所谓充分接近就是小于给定的某个正数,而且对于求极限的对象“充分接近”要求的正数一旦给定,对于x“充分接近”要求的正数必须相应给出