数学分析习作-数列极限及函数极限的异同

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XX大学

数学分析习作课(1)读书报告

题目:数列极限与函数极限的异同

(定义,存在条件,性质,运算四方面的对比)学院:物理科学技术学院

专业:数理基础科学

、学号:

任课教师:

时间:2009-12-26摘要

极限是数学中极其重要的概念之一,极限的思想是人们认知数学世界解决数学问题的

重要武器,是高等数学这个庞大的数学体系得以建立的基础和基石;

极限在数学中处于基础的地位,它是解决微积分等一系列重要数学问题的前提和基础;

极限是一种思维,在学习高数时最好理解透彻了,在线代中没什么用.但是概率中用的比较多,另外物理中许多都用到了极限的思维,它也能帮助更好的理解一些物理知识;在高等数学中,极限是一个重要的概念,极限可分为数列极限与函数极限,下面是关于两种极限的简要联系与说明。

关键词:数列极限与函数极限的定义,存在条件,性质,运算

一数列极限与函数极限的定义

1、数列与函数:

a 、数列的定义:数列是指按自然数编了号的一串数:x 1,x 2,x 3,…,x n ,…. 通常记作{x n },也可将其看作定义在自然数集N 上的函数x n =N n n f ∈),(, 故也称之为整标函数。

b 、函数的定义:如果对某个围X 的每一个实数x ,可以按照确定的规律f ,得到Y 唯

一一个实数y 和这个x 对应,我们就称f 是X 上的函数,它在x 的数值(称为函数值)是y ,记为)(x f ,即)(x f y =。

称x 是自变量,y 是因变量,又称X 是函数的定义域,当x 遍取X 的所有实数

时,在f 的作用下有意义,并且相应的函数值)(x f 的全体所组成的围叫作函数f 的值域,要注意的是:值域不一定就是Y ,它当然不会比Y 大,但它可能比Y 小。

2、 (一)数列极限的定义:

对数列}{x n ,若存在常数A ,对N n N >∀∈∃>∀,N ,0ε,有

ε<-A x

n

,则称

数列收敛且收敛于A ,并称数列}{x n

的极限为A ,记为x

n

n lim ∞

→=A.

例1.试用定义验证:01

lim =∞→n n .

证明:分析过程,欲使,1

01ε<=-n

n

只需ε

1

>

n 即可,故

εεε<->∀+⎥⎦

⎢⎣⎡=∃>∀01:,11,0n N n N .

例2.试用定义验证:).11(lim <<-=∞

→q n

证明:分析过程.欲使[]ε

<=-n

n q q 0,

只需q

n lg lg ε

>

(注意0lg ∀⎪⎭

⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=∃n

q N n q N

对于比较复杂的表达式n n A x α=-,一般地,我们通过运算,适当放大,将n

α变形简化到n β,既使得对于0>∀ε由不等式εβ

N n >时,恒成立不等式εβ

贯穿这一思路。

例3.试用定义验证:.31

4

2322

2lim =-++-∞→n n n n n 证明:分析过程.

ε<<-+-=

--++-<>n n n n n n n n n n n 1

95)

423(310

531423222

222. 故,

εεε<-++->∀⎥⎦

⎢⎣⎡=∃>∀4232:},2,1max{,022n n n n N n N .

例4.试用定义验证:)1(11lim >=-∞

→a a n n .

证明:分析过程.欲使εα<=-=-n n n a a 11,注意到n n a α+=1, 利用不等式Bernoulli 得,

只需εα<<

n

a

n .故 N n a N >∀+⎥⎦

⎢⎣⎡=∃>∀,1,0εε:ε<-1n a .

例5.试用定义验证:1lim =∞

→n n n .

证明:分析过程.仿照上例的证法,记n n n α+=1,有

2

2

)1(1)1(n n n n n n αα-+≥+=,

只需εα<

n 2

.故 0>∀ε,122+⎥⎦

⎢⎣⎡=∃εN ,N n >∀.:ε<-1n n .

例6.关于数列{}n x ,证明:若对于某个常数A 以及)1,0(∈q ,N N ∈∃0,0N n >∀:

A x q A x n n -≤--1,

则有A x n n =∞

→lim .

证明:由0lim =∞

→n n q 可知,

∈∃>∀1,0N εN ,1N n >∀:1

00+-<

o ε,于是由题设可得,

{}10,max N N n >∀:

ε<-≤--A x q A x N N n n 00.

例7.设11=x ,n n x x +=

+11

1,N n ∈.证明:2

1

5lim -=∞

→n n x . 证明:显然0>n x ,注意到

21

5)

1)(15(21521121501--

++=+-+=--

+n n n x x x x

2

1532--<

n x . 于是由例6即得所证。

(二)函数极限的定义:

定义1设R b f →-∞),(:,若存在R A ∈,0>∀ε,a X >∃,

),(+∞∈∀X x :ε<-A x f )(,则称当x 趋于∞+时的极限为A ,记为

A x f n =∞

→)(lim 或)()(+∞→→x A x f .

类似的,

设R b F →-∞),(:,若存在R A ∈,0>∀ε,b X <∃,),(X x -∞∈∀:ε<-A x f )(,

则称当趋于-∞时的极限为A ,记为 A x f n =∞

→)(lim 或)()(-∞→→x A x f .

定义2.设R R :→f ,若存在R A ∈,0>∀ε,(),)(:,,0ε<-+∞∈∀>∃A x f X x X ,

则称当x 趋于∞时)(x f 的极限为A ,记为

A x f x →∞

→)(lim 或)()(∞→→x A x f .

下面讨论当x 趋于某一实数0x 时函数的变化情况

函数)(x f 在点0x 处的左极限,右极限也可分别记作)0(0-x f ,)0(0+x f 左极限,右极限统称为单侧极限.

若f 在0x 的某去心邻域中有定义,则由定义可知:

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