使用ε-M极限证明问题一则
为什么? 直观上的感觉是,x趋于无限大,它的导数便趋于0,于是也便趋于0,最终的极限结果就是0了。这似乎很简单。但如果基于数学分析的角度而言,这每一步的理所当然,都需要经过证明,所以对于数学分析而言,这个简单的极限的推导过程,并不轻松,而是要啰里啰唆的说上一大堆,才敢给出结论来的。 它大体上分为两步:1、首先证明;2、然后利用连续函数的复合法则,完成复合函数求极限。以下是每一步的细节: 一、首先使用语言证明: 《普》中并未給出的證明、甚至都沒有提到這一事實,它似乎是默認讀者知道且相信這一極限的結果。這個簡單的極限從直觀上也確實一目瞭然,但是在更嚴謹的數學教材中,其實是會通過語言對它進行證明的。語言和語言相似,都是極限論證語言。使用语言完成证明的过程如下: 1、首先观察原始的题目,并且将原始题目调整一下写法:; 2、这个新的写法不再使用“等号”,从而表达式的意思变成了:当自变量x趋于无限大时,结果(因变量)将趋于0。调整成这样的表达之后,假设这个结论是成立的,那么它将意味着计算的结果与它所趋近于的数值0之间,是存在着一个距离的,而且这个距离可以表达出来,将这个距离表达为:; 3、此时 的含义就是“距离”,并且是 与 之间的距离。我们要证明的是,这个距离 可以任意的小、随意的小,想要多小就多小。换言之,假设 的确可以任意的小能够实现,意味着 与 可以无限接近,便可以将 视为 了; 4、现在直接大胆的提出:当任意指定时,自变量 时,的结果就比还要小。能否找到这个大胆的想法中的M呢?显然是可以的,通过不等式简单的变换,就能确定,也就是说自变量 时的所有x取值,都可以满足 的结果比还要小; 5、至此就可以得出结论:无论怎样小的 指定,都有 M 范围选择点可明确出来。因而可以实现,并且认为。此时的表达式便是:。(这里似乎还缺少对下标 的展开推导)。 二、连续函数的极限连续性:…