极限(入门)
趋近……
有时我们不能直接计算某个值……可是我们可以去看看逐渐接近它时的情形!
例子:
(x2 − 1)
(x − 1)
求 x=1 的值:
(12 − 1)
(1 − 1)
=
(1 − 1)
(1 − 1)
=
0
0
0/0 不好做!没有人知道 0/0 是多少(它是 "不确定的"),所以我们要另辟蹊径。
我们不直接求当 x=1 的值,我们 趋近 它来看看:
例子(续):
x
(x2 − 1)
(x − 1)
0.5
1.50000
0.9
1.90000
0.99
1.99000
0.999
1.99900
0.9999
1.99990
0.99999
1.99999
……
……
现在我们看到当 x 越来越接近 1 的时候,
(x2−1)
(x−1)
越来越接近 2
这很有趣:
当 x=1,我们不知道答案(它是不确定的)
但我们也知道答案越来越接近 2
我们想说:"答案就是 2",但我们不能这样说,所以数学家用一个特别的名词来形容这种情况:"极限"
当 x 趋近 1 时,
(x2−1)
(x−1)
的极限 是 2
用符号来写就是:
我们可以这样理解: "不管在那里是什么,当 x 越来越接近 1 时答案便越来越接近 2"
在图上是这样的:
因此,实际上我们不能说当 x=1 时的值是多少。
但我们可以说:"趋近 1 时,极限是 2。"
两边都检验!
就像想看山顶是什么样的……
……如果我们只看山的一边,我们是看不到所有景象的。
所以我们需要从两个方向都检验,来确定答案 "应该" 是多少!
例子(续)
好,我们从另一边来:
x
(x2 − 1)
(x − 1)
1.5
2.50000
1.1
2.10000
1.01
2.01000
1.001
2.00100
1.0001
2.00010
1.00001
2.00001
...
...
也是趋近 2,所以没问题
两边的答案不一样
如果函数 f(x) 有个"间隙",像这样:
极限在 "a" 处不存在
我们不能说在 "a" 的值是多少,因为有两个可能答案:
3.8 (从左边)
1.3 (从右边)
我们可以用特定的 "−" 或 "+" 符号(如下)来为一边的极限下定义:
左边 的极限(−)是 3.8
右边 的极限(+)是 1.3
但一般的极限"不存在"
只有复杂的函数才有极限吗?
就算我们真的知道函数在一点的值,我们也可以用极限!不一定要是复杂的函数.
例子:
我们知道 10/2 = 5,但我们仍然可以用极限(随你便!)
趋近无穷大
无穷大 是个很特别的概念。我们知道不能达到无穷大,但我们可以尝试去求含有无穷大的函数的值。
我们先看一个有趣的例子。
问题:1∞ 的值是多少?
答案:不知道!
为什么不知道?
简单的答案是:无穷大不是个数,它是个概念。
所以1∞ 就好像
1
美
or
1
高
一样。
我们也许可以说1∞= 0 …… 但这样也不对,因为如果我们把 1 切开成无穷多的小部分而每个部分是 0,那么整体怎么会是 1 呢?
其实1∞ 是 未定义的。
但我们可以趋近它!
我们无法计算在无穷大的值(因为得不到合理的答案),我们尝试越来越大的 x值:
x
1x
1
1.00000
2
0.50000
4
0.25000
10
0.10000
100
0.01000
1,000
0.00100
10,000
0.00010
当 x 越来越大时,
1
x
越来越接近 0
这很有意思:
我们不能说"当" x 是无穷大时的情形是什么
但我们可以看到
1
x
趋近 0
我们想说答案是 "0",但我们不可以,所以数学家用特定名词 "极限" 来表达这种情形:
当 x 趋近无穷大时,1
x
的 极限 是 0
写下来是:
换句话说:
当 x 趋近无穷大时,
1
x
趋近 0
当你看到 "极限" 时,想:"趋近"
这是用数学的语言来说:" 我们不是说当 x=∞,但我们知道当 x 越来越大时,答案便越来越接近 0"。
去这里看 在无穷大的极限。
解!
这好像有点偷懒和取巧,说一个极限等于某个值因为它好像越来越接近那个值。
这是不够的!
去 极限求值 来了解更多
极限求值代数索引