1.极限——ε-δ例子_7

在微积分的课本中,经常可以见到这种问题:

\lim_{x \to 1}\frac{(3x-1)}{x-1}

 你可能会说,为什么分子分母都有(x-1)呢?

很明显,分母不能为0,如果函数x=1时,是没有定义的。如果把(x-1)消掉,仅仅用3x的话,实际上除了x=1有个空洞外,

它和y=3x是一样的,而在函数无定义处取极限是很有趣的。

书上的要求是要证明这个极限。但我们应该知道这个极限应该等于3。

我们来证明一下:

我们来用极限的\epsilon - \delta定义。

证明

如果给定一个\epsilon >0,存在一个\delta > 0

 记住,\epsilon决定决定f(x)距极限值的距离。

0<|x-1|<\delta \Rightarrow |\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|<\epsilon

只要x和极限点的距离,也就是x和1的距离小于\delta。(记住,x不能正好取在极限点上,因为那里函数无定义)

这个函数值和极限值的距离也就是和3的距离。

接下来我们把|\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|<\epsilon作为突破口。我们先消掉(x-1)。这时你可能会说,我们不能这么做,当x不等于1才能消掉。

不用担心,现在是可以消去的,因为我们考虑只是x趋向于1,并不包括x=1。

我们来化简:

|\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|<\epsilon \Leftrightarrow |3x-3|<\epsilon \Leftrightarrow

|3(x-1)|<\epsilon \Leftrightarrow |3||x-1|<\epsilon\Leftrightarrow|x-1|<\frac{\epsilon }{3}

我们得到了:

|\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|<\epsilon    IFF(等价于)     |x-1|<\frac{\epsilon }{3}

 也就是说,当x和1的距离小于\frac{\epsilon }{3}时,这个式子成立。

所以我们可以取\frac{\epsilon }{3}为我们的\delta,记住,关键点在于:给出一个\epsilon,也就是给定一个距离。

函数值和极限点的距离小于给出的数,也就是函数值至少和极限值相距那么近。

|\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|就是函数值和极限值的距离。那么根据我们得到的|x-1|<\frac{\epsilon }{3},我们可以说:

当x和1的距离(或者可以说x和极限点的距离)小于\frac{\epsilon }{3}的时候才能满足要求。所以完成了这个数学证明过程。

我把这个方程画出来,有助于理解:

假设\epsilon=1时,我们得到:|\frac{3x(x-1)}{x-1}-3|<1 IFF|x-1|<\frac{1}{3}

如果想函数和极限值的距离不超过1,也就是说\epsilon=1,所以这段距离是1,如图:

确保函数值和极限值的距离不超过1,只需要取它的三分之一。也就是x和1这段距离是它的三分之一。

或者这么说,把\epsilon放入图中,可以得到如图:

这样就完成了证明,因为这意味着无论给出什么\epsilon都可以找到一个\delta,因为无论给出的是多少,总可以找到对应的\delta

所以这就是利用极限的\epsilon - \delta定义。证明了该函数,当x趋近1时的极限值是3。


——请不断重复练习、练习、练习、再练习。。。 

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转载自blog.csdn.net/sw3300255/article/details/82285315
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