什么是极限
极限其实从字面意思很好理解,就是“穷尽”。就好像你去长跑,你一直跑啊跑啊,等你跑不动的时候,你跑过的路程就是你的极限。亦或你一直加速跑,能达到的最快速度就是你的极限。万事万物都有极限,一辆汽车加满一箱油,它的极限包括 极限行驶距离,极限最高速度。同样的,在数学的世界里也有极限。你可能会很好奇,数学是抽象的,是存在于思维的,它怎么会有极限呢?那数学里的极限是什么呢?
数学当然也有极限,看下面这个式子:s=n/(n+1);
请问这个式子当n -> +∞ 时,s是多少?你可能会问,n无穷大 并不是一个具体的数字,所以没法算,但凡给个具体的数字,不管多大都能算,比如n=9999,s=9999/10000=0.9999,比如n=999999999999999,s=999999999999999/1000000000000000=0.999999999999999;
你说的没错,数学是严谨的,没有具体的数字缺失没法进行运算。但是我们现在再设立一个参数D, D=1-s; 于是我们可以得到如下的式子:
不难发现,n 越大,D 越小。如果我们规定 精确D到小数点后面6位(未做特殊说明都采用四舍五入),那是不是就有 n=9999999时,D=0.0000001 ≈0;即 存在如下命题:
D= 1 - s = 1 - n/(n+1),D精确到小数点后六位,在n>=9999999时 1 - n/(n+1) = 0 => n/(n+1)=1
但是这个命题有个问题,就是它是D在精确到小数点后六位才成立的,所以它并不是一个普适的例子。如果D的精确度要求更高了,这个式子显然不成立了。
但是不用着急,我们已知n 越大,D越小,现在D要求更高的精度,那我们把n变大不就行了吗?即:
无论D的精确度要求多高,我们总能找到 一个足够大的n,使n/(n+1)=1成立。
但是这里还有个瑕疵,就是只要D的精度要求变了,我们就需要找一个足够大的n去使式子成立。那我们何不直接让n非常非常大,这样无论D的精度要求怎么变,这个式子就都成立了。即:
数学表达为:n -> ∞,n/(n+1)=1;
即: 当n趋近于无穷大时,n/(n+1)等于1;
补充: 无穷小 是 指无限接近0但是不等于0。即 |x - 0| = a, a > 0, 但是无论我们取一个多小的数b,b都大于0; b = 0.000001>a; b = 0.0000000001 > a; b=...
现在我们就可以对极限下定义了:
当一个式子(f(x))里的变量 趋近于 x 0时,存在一个常数C, 使得 |f(x0)-C| = 无穷小,那我们就认为f(x)在x=x0处的极限是C。
补充:当f(x)在x=x0处有意义时,我们认为f(x)在x=x0处的极限就是f(x0);
比如 f(x)=x/(x+1); 在x=0处,f(0)=0/(0+1)=0/1=0; 上式每一步分式都是有意义的(不存在分母等于0的情况);
现在我们知道了什么是极限,那么怎么求一个函数在趋近于某个数时的极限呢?别着急,在解决这个问题前,我们先来看看极限的一些运算法则。
极限的运算法则
1.有限个无穷小的和是无穷小
2.有界函数与无穷小的乘积是无穷小
2.1. 有限个无穷小的乘积是无穷小
这三条性质我觉得但凡是个正常人一看就明白了吧,所以我就不赘述了。接下来这条性质我觉得是比较重要的
为什么我说很重要,因为定理3包含了四个很重要的东西:加减乘除;四则运算是数学大厦的基石,定理三 相当于给极限的运算打下了基石,在这定理之上我们就可以给极限运算添砖加瓦。
注意! 极限的加减法可分裂的前提是被分离出来的元素都各自存在极限值!
未完待续...