对函数极限概念的理解
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对函数极限概念的理解
函数极限概念,不易理解。由于极限概念具有高度的抽象性,因此,令人很难快速正确理解和掌握极限数学语言的真正内涵,以致于学完了极限,极限的意识还很薄弱。因此,要抓住理解的关键,我们体会,宜抓住以下三点:
(一)将“任意近处”的描绘性语言,转化为可进行量化比较的准确表达
考察数集X={x},若在点的任意近处包含有X中异于的x的值,则点称为这数集的聚点。
为着要更准确地表达这定义,我们引入点的邻域的概念:以点为中心的开区间()称为点的邻域。下边我们将聚点做可进行量化比较的准确表达:若在点的任一邻域内包含X中异于的x的值,则X的聚点。关于“任一邻域”,
算不算“任一邻域”?不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部;
算不算“任一邻域”?不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部;
算不算“任一邻域”?不算。只能说它是“任一邻域”之一部分而不是全部;……,点的邻域可以无穷小。因此,“任一邻域”是一个无穷集。
对聚点本身来说,可以属于X,或不属于X。也就是说在X上可以有定义或无定义。在X上无定义时,它的邻域也存在,叫做空心领域。
(二)注意函数f(x)在x接近于时的性态。
设在区域X内给定函数f(x),且X的聚点。这函数f(x)在x接近于是值得注意的。相对于自变量x,通过法则f,得到f(x),若出现了f(x)无限趋近于数A的性态,或者叫做f(x)与数A的差距无限小的性态,则可类似于的邻域,把ε看作A的邻域,而把这种性态更准确地表达为:f(x)- AⅠ<ε(ε是任一大于零的数)。这个表达就具备了可
进行量化比较性。
(三)与ε的关系
从x与f(x)的关系看,前者为因,后者为果。但是从的邻域与A的邻域ε的关系看,
则是前者依赖后者,总是要先给定任一ε>0,而后求那个能保证ε成立的。即的几何空间受ε的几何空间的约束。既然f(x)无限趋近于数A的性态,可更准确地表达为:f(x)- A
Ⅰ<ε(ε是任一大于零的数),那么,使f(x)- AⅠ<ε(ε是任一大于零的数)成立的应是什么样呢?也就是如何依赖f(x)- AⅠ<ε求呢?具体过程如下:
将f(x)- AⅠ变形:f(x)- AⅠ=MⅠx-Ⅰ,其中M是一个与x无关的常量。
再取=,则当0<Ⅰx-Ⅰ<时,有0<Ⅰx-Ⅰ<,整理为0 f(x)- AⅠ=MⅠx-Ⅰ<ε,也就是当0<Ⅰx-Ⅰ<时,保证了f(x)- AⅠ<ε。 结论若对于任一数ε>0能求出>0,只须Ⅰx-Ⅰ<能使f(x)- AⅠ<ε(式中的x取自X内且异于)成立,则称当x趋向于时(或在)函数f(x)以数A为极限。 记成: