《數學分析八講》 2 極限

2021-09-10 10:52:23 字數 2398 閱讀 7583

極限是數學分析最重要的概念之一。可以加深理解極限各種運算的使用條件。原文較難理解,只列出一些我認為關鍵的內容。

lim ⁡x

=a

\lim x=a

limx=a

單獨的式子的意義還未有精確的定義,lim⁡x

→ay=

b\lim_y=b

limx→a

​y=b

卻有精確的定義:

無論數b的鄰域v是怎麼樣的,都存在數a的鄰域u,使得∀x∈

u且x≠

a,有y

∈v

\forall x\in u 且 x\neq a,有y\in v

∀x∈u且x

̸​=a

,有y∈

v.

通常理解為:當x充分接近a時,y充分接近b。(當x的極限為a時,y的極限是b)。

通常約定常量的極限就是常量本身。注意這是一種約定,它不與極限的概念相矛盾,也能簡化極限的分析。如同平行公理假設一般,也許不採用這樣的約定會產生不一樣的極限分析。

已知函式y=f

(x

)y=f(x)

y=f(x)

,當x →a

x\rightarrow a

x→a時是否有極限?

即:是否存在數b,使得當x→a

x\rightarrow a

x→a時,y→b

y \rightarrow b

y→b。a

aa可以是數,也可以符號∞

\infty

∞;只討論存在性問題

柯西準則:函式y=f

(x

)y=f(x)

y=f(x)

當x →a

x\rightarrow a

x→a時有極限,充分必要條件:無論對於怎麼樣的小的正數ϵ

\epsilon

ϵ,都存在數(或符號)a的乙個鄰域u

uu,使得u

uu中任何兩個數x1,

x2

x_1,x_2

x1​,x2

​,都有∣f(

x1)−

f(x2

)∣

<

ϵ\left | f(x_1)-f(x_2) \right | <\epsilon

∣f(x1​

)−f(

x2​)

∣<

ϵ

兩個量之和的極限等於它們的極限之和。隱含的意思時:兩個加項及和 存存在極限,並且只涉及到極限的關係,而不是三個量的關係。當然兩個加項存在極限,其和也必定存在極限。

但是和的極限存在,不能說明加項都有極限。

完整敘述:如果已知的有限多個量中每乙個當x→a

x\rightarrow a

x→a時都有極限,則它們的和也有極限,並且和的極限等於各項的極限的和。

部分極限定義:如果對數a

aa的任意鄰域u

uu以及數b

bb的任意鄰域v

vv,都可以找到乙個異於a

aa的點x∈u

x \in u

x∈u使得f(x

)∈

vf(x) \in v

f(x)∈v

.就稱數b

bb是函式y=f

(x

)y=f(x)

y=f(x)

在x →a

x\rightarrow a

x→a 時的部分極限。

左極限右極限 都是部分極限。

1)任意函式y=f

(x

)y=f(x)

y=f(x)

當x →a

x\rightarrow a

x→a時都至少有乙個部分極限

2)如果數b是函式y=f

(x

)y=f(x)

y=f(x)

當x →a

x\rightarrow a

x→a時唯一部分極限,則lim⁡x

→ay=

b\lim_y=b

limx→a

​y=b

這一部分內容主要是給"極限"正名,讓極限的概念具有理論基礎。量的極限應與量本身區分開。例如"無窮小量",是指x

xx趨近於a

aa時,f(x

)f(x)

f(x)

趨近於0

00.代表的是一種過程趨勢,而絕不是函式值。極限與鄰域密不可分,不存在鄰域則極限無從談起,鄰域與單點函式值顯然是有根本的區別的。再比如符號+

∞+\infty

+∞的概念本身不具有任何意義,任何數都不能等於+

∞+\infty

+∞,但是+

∞+\infty

+∞的鄰域(大於n的全體實數集合)有意義。

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