高中数学数列函数的极限.docVIP

数列的极限我们先来回忆一下初等数学中学习的数列的概念。 数列若按照一定的法则，有第一个数a1，第二个数a2，…，依次排列下去，使得任何一个正整数n对应着一个确定的数an，那末，我们称这列有次序的数a1，a2，…，an，…为数列.数列中的每一个数叫做数列的项。第n项an叫做数列的一般项或通项.注：我们也可以把数列an看作自变量为正整数n的函数，即：an ，它的定义域是全体正整数 极限极限的概念是求实际问题的精确解答而产生的。例：我们可通过作圆的内接正多边形，近似求出圆的面积。设有一圆，首先作圆内接正六边形，把它的面积记为A1；再作圆的内接正十二边形，其面积记为A2；再作圆的内接正二十四边形，其面积记为A3；依次循下去 一般把内接正6×2n-1边形的面积记为An 可得一系列内接正多边形的面积：A1，A2， A3，…，An，…，它们就构成一列有序数列。我们可以发现，当内接正多边形的边数无限增加时，An也无限接近某一确定的数值 圆的面积 ，这个确定的数值在数学上被称为数列A1，A2，A3，…，An，… 当n→∞ 读作n趋近于无穷大 的极限注：上面这个例子就是我国古代数学家刘徽 公元三世纪 的割圆术。 数列的极限一般地，对于数列来说，若存在任意给定的正数ε 不论其多么小 ，总存在正整数N，使得对于n＞N时的一切不等式都成立，那末就称常数a是数列的极限，或者称数列收敛于a .记作：或[来源: ]注：此定义中的正数ε只有任意给定，不等式才能表达出与a无限接近的意思。且定义中的正整数N与任意给定的正数ε是有关的，它是随着ε的给定而选定的。几何解释在此我们可能不易理解这个概念，下面我们再给出它的一个几何解释，以使我们能理解它。数列极限为a的一个几何解释：将常数a及数列在数轴上用它们的对应点表示出来，再在数轴上作点a的ε邻域即开区间 a-ε，a+ε ，如下图所示： 因不等式与不等式等价，故当n＞N时，所有的点都落在开区间 a-ε，a+ε 内，而只有有限个 至多只有N个 在此区间以外。注：至于如何求数列的极限，我们在以后会学习到，这里我们不作讨论。 数列的有界性对于数列，若存在着正数M，使得一切都满足不等式││≤M，则称数列是有界的，若正数M不存在，则可说数列是无界的。定理：若数列收敛，那末数列一定有界。注：有界的数列不一定收敛，即：数列有界是数列收敛的必要条件，但不是充分条件。例：数列? 1，-1，1，-1，…， -1 n+1，…? 是有界的，但它是发散的。函数的极限前面我们学习了数列的极限，已经知道数列可看作一类特殊的函数，即自变量取 1→∞内的正整数，若自变量不再限于正整数的顺序，而是连续变化的，就成了函数。下面我们来学习函数的极限.函数的极值有两种情况：a ：自变量无限增大；b ：自变量无限接近某一定点x0，如果在这时，函数值无限接近于某一常数A，就叫做函数存在极值。我们已知道函数的极值的情况，那么函数的极限如何呢 ?下面我们结合着数列的极限来学习一下函数极限的概念!函数的极限 分两种情况 a :自变量趋向无穷大时函数的极限定义：设函数，若对于任意给定的正数ε 不论其多么小 ，总存在着正数X，使得对于适合不等式 的一切x，所对应的函数值都满足不等式 那末常数A就叫做函数当x→∞时的极限，记作：下面我们用表格把函数的极限与数列的极限对比一下： 数列的极限的定义 函数的极限的定义 存在数列与常数A任给一正数ε＞0总可找到一正整数N对于n＞N的所有都满足＜ε则称数列当x→∞时收敛于A记：存在函数与常数A任给一正数ε＞0总可找到一正数X对于适合的一切x都满足函数当x→∞时的极限为A记： [来源:] 从上表我们发现了什么 ？？试思考之[来源:]b :自变量趋向有限值时函数的极限我们先来看一个例子.例：函数，当x→1时函数值的变化趋势如何？函数在x 1处无定义.我们知道对实数来讲，在数轴上任何一个有限的范围内，都有无穷多个点，为此我们把x→1时函数值的变化趋势用表列出,如下图: 从中我们可以看出x→1时，→2.而且只要x与1有多接近，就与2有多接近.或说：只要与2只差一个微量ε，就一定可以找到一个δ，当＜δ时满足＜δ定义：设函数在某点x0的某个去心邻域内有定义，且存在数A，如果对任意给定的ε 不论其多么小 ，总存在正数δ，当0＜＜δ时，＜ε则称函数当x→x0时存在极限，且极限为A，记：注：在定义中为什么是在去心邻域内呢？这是因为我们只讨论x→x0的过程，与x x0出的情况无关。此定义的核心问题是：对给出的ε，是否存在正数δ，使其在去心邻域内的x均满足不等式。有些时候，我们要用此极限的定义来证明函数的极限为 A，其证明方法是怎样的呢？ a :先任取ε＞0； b :写出不等式＜ε； c :解不等式能否得出去心邻域0＜＜δ，若能； d :则对于