函数公式网 高中函数 函数和序列的限制

函数和序列的限制

中学的《几何》,甚至小学的《算术》,我们都知道,半径为R的圆的周长为C=2οR,其中Dž是圆的比值,即a 持续的。

那么这个圆的周长公式是怎么得到的呢?

1。 极限思想和方法在定义圆的周长中的应用

我们会用直尺测量线段的长度,所以我们也会测量多边形的周长 长,所以多边形的周长是已知的。

但是,圆的周长是一条闭合曲线,不能直接用尺子测量它的长度。

图(一)

一个新的问题出现了:圆的周长是多少? 即圆的周长如何定义? 这是计算圆周长的基础。

圆的周长是一个未知的新概念。

我们知道,未知的新概念必须建立在已知概念的基础上。

那么如何借助已知的多边形周长来定义圆的周长呢?

图(二)

我国古代杰出数学家刘徽所创的“切圆术”,就是利用一系列内接正多边形的周长序列 圆的周长定义圆的周长。

方法是:

先作一个内接圆的正六边形,然后平分每条边对应的圆弧,作一个内接圆的正十二边形,如 下面用同样的方法,继续内接一个正二十四边形内接圆,和一个正四十八边形内接圆……如图(3)。

图(3)

显然,无论正多边形有多少条边,每个圆内接的正多边形的周长是已知的。 然后,得到一系列圆的内切正多边形的周长序列:

图(4)

一般术语

图(5)

p>

表示第n次的内切正圆

图(6)

多边形的周长。

那么这一系列圆的内接正多边形和圆周是什么关系呢?

刘辉说:“越砍越少,一砍再砍,一直砍到砍不动,就融入这个圈子,什么都不损失。”

图(7)

显然,当一个圆的内接正多边形的边数无限乘时,这一系列圆的内接正多边形将无限趋向于接近这个 圆圈,也就是他们的极限位置,就是这个圆圈。

从内接正多边形的周长出发,当n无限增大时,这一系列圆的内接正多边形的周长序列

图(7)

会逐渐稳定在一定的数L。换句话说,就是“越切越细”,用圆的内接正多边形的周长来近似圆的周长,圆的周长“输得少”,当“ 周而复始,切不可切”,即当一个圆的内接正多边形的边数无限增加时,这一系列圆的内切正多边形的极限位置“与圆相吻合” ,此时这一系列圆的内接正多边形

图(8)

稳定在一定数L,L应该是圆的周长。

只有在无限的过程中,才能真正做到“万无一失”。

根据上面的分析:

圆的周长可以定义如下:若正多边形的内接圆的周长是一系列

图(9)

p>

稳定在某个数“L”(当n无限增大时),则称“L”为圆的周长。

因此,在无限过程中,曲线形状的周长是由直线形状的周长序列得到的。 这就是极限的思想和方法在圆的周长定义上的应用。

二、数列的极限

定义:假设数列{an},a是常数。 如果对于任何ε > 0,总有一个自然数N,并且对于任何自然数n > N,都有

|an – a| <ε,

那么它 称为序​​列{an}的极限为a(或a为序列{an}的极限)或序列{an}收敛于a({an}为收敛序列),表示为

图(10)

如果数列{an}没有极限,则称数列{an}发散。

ε——N语言定义序列的极限定义:

图(11)

例1,证明

例1图(1)

证明

例1图(2)

解为n > 1/ε -1 。 取 N = [ 1/ε -1 ] 。 因此,

例1图(3)

收敛序列的性质:

定理1,(唯一性)如果序列{an}收敛, 那么它的极限是唯一的。

定理2.(有界性)如果数列{an}收敛,则数列{an}有界,即

定理2图

定理3,(保序)

定理3图

收敛序列的四种算术运算

定理4,如果序列{an}和{bn } 都收敛,则和数列{an bn}也收敛。

定理 5. 如果序列 {an} 和 {bn} 都收敛,则乘积序列 {anbn} 也收敛。

定理6.如果数列{an}和{bn}都收敛,且bn≠0,且bn的极限不等于0,则商数列{an/bn}也收敛 .

收敛数列的四种算术运算图

收敛数列的判别法

定理7,(两边定理)设{an},{bn} , { cn} 是三个数的序列。

定理7图

公理(实数的连续性)单调有界数列存在极限。

定理8,(柯西收敛准则)

定理8图

三、函数的极限

1、当x → ∞,函数f(x)的极限

定义:设函数f(x)定义在{x||x|>a},b为常数。

函数极限图(二)

注:当自变量‖x‖无限增大时,有两种情况:一种是x→-∞; 另一种是x → ∞,极限的分析语言表达不同。

函数极限图(三)

例2,证明

例2图(一)

证明:

例2 图(2)

解为x < lgε(限于0 < ε 0。所以,

例 2 图(3)

2. 当x→a时,函数f(x)的极限

定义:设函数f(x)在邻域

函数极限图(1)

函数极限图(二)

则称函数f(x)(当x→a时)有极限,极限为b,或者b为函数的极限 a中的f(x),表为

函数极限图(3)

这是函数在一点的极限 ε——δ的定义。

注:函数f(x)在a处的极限与a左右极限的区别如下所示

函数极限图(4)

例3、证明

例3图(1)

证明:

例3图(2)

解是 ‖x – 1‖ < ε/2 ,取 δ = ε/2 。 于是,

例3图(3)

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