要学习微分首先要学习极限,教材上也按这个顺序编排的。“微”的意思就是小的不能再小了,比如说要砍一棵大树,假设你神功盖世、力大无比,从中间拦腰一刀,树头应声飞了出去不见了踪影,剩下一根树桩孤零零的站在地面上,这个树桩的高度就是原来高度的1/2;你意犹未尽又拦腰砍一刀,上边的又不见了踪影,地上剩下了1/4;再一刀,剩1/8;再一刀,剩1/16;再一刀,剩1/32;再一刀,剩1/64.........能写完吗?即使把简书的服务器都填满了也写不完。但是这个长度是越来越小一直趋向于0,这一点是肯定的,换个说法:极限是0。
1. 极限的定义
极限的定义不能一概而论,而是分成好几种情况:
1.1 数列的极限
前面讲得故事其实就是一个数列。
设{Xn}为一个无穷实数数列的集合。如果存在实数a,对于任意正数ε (不论其多么小),都∃N>0,使不等式|Xn-a|<ε在n∈(N,+)上恒成立,那么就称常数a是数列{Xn} 的极限,或称数列{Xn} 收敛于a。记作:
或
这里有2点需要注意:
1.N的取值是大于0的数,也就是n也是大于0的数;
2.|Xn-a|是取的绝对值,也就是说必须从2个方向都趋向a,才是有极限,才能说是收敛的。
性质:
- 唯一性:如果极限存在,则它是唯一的,并且任何子列的极限与原数列相同。
- 有界性:如果一个数列有极限或者说收敛,则一定有界;反之则不一定成立。如数列:
。
- 保号性:若上述的极限值a>0,则对于任意m
(0,a),都存在一个N>0,使的当n>N时有
>m成立。(a<0时同理修改)
1.2 函数的极限
设函数在
的某去心邻域内有定义,若存在常数A,对于任意给定的正数
>0,都存在正数
,使得0<
<
时,都有
,则称A为
在
时的极限。
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