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文檔簡介
§1.2
數(shù)列和函數(shù)的極限
CONTENT1
數(shù)列的極限2收斂數(shù)列的性質(zhì)目錄3函數(shù)的極限4函數(shù)極限的性質(zhì)引言
祖沖之(429年-500年),南北朝時期著名的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,范陽郡遒縣(今河北省淶水縣)人,出生于丹陽郡建康縣(今江蘇省南京市),首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,簡化為3.1415926,被默認為是中國的“圓周率鼻祖”.引言
祖沖之(429年-500年),南北朝時期著名的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,范陽郡遒縣(今河北省淶水縣)人,出生于丹陽郡建康縣(今江蘇省南京市),首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,簡化為3.1415926,被默認為是中國的“圓周率鼻祖”.引言
2009年,美國眾議院正式通過一項無約束力決議,將每年的3月14日設(shè)定為“圓周率日”,
2011年,國際數(shù)學(xué)協(xié)會正式宣布,將每年的3月14日設(shè)為國際數(shù)學(xué)節(jié),來源則是中國古代數(shù)學(xué)家祖沖之的圓周率.引言
劉徽(約225年—約295年),魏晉時期著名數(shù)學(xué)家,山東省濱州鄒平市人,是我國古代歷史上第一位精確計算圓周率的數(shù)學(xué)家,他利用圓內(nèi)接正多邊形來推算圓面積的方法:割圓術(shù),就是極限思想在幾何學(xué)上的應(yīng)用.引言
劉徽在數(shù)學(xué)上的主要成就之一就是為《九章算術(shù)》做注解,創(chuàng)立割圓術(shù)來計算圓周率的方法,含有極限觀念,他正確地計算出圓內(nèi)接正192邊形的面積,得出圓周率的近似值為3.14.在此基礎(chǔ)上,他又進一步算出圓內(nèi)接正3072邊形的面積,得到圓周率的近似值為3.1416,等于現(xiàn)在通常計算中所規(guī)定的π值.引言
2019年3月14日,谷歌宣布日裔前谷歌工程師愛瑪(EmmaHarukaIwao)在谷歌云平臺的幫助下,計算到圓周率小數(shù)點后31.4萬億位,即3.1415926535897,打破世界紀錄!以往人們都是用超級計算機計算π,愛瑪是第一個運用云計算進行計算的人.引言
2021年8月17日,美國趣味科學(xué)網(wǎng)站報道,瑞士研究人員使用一臺超級計算機,歷時108天,將著名數(shù)學(xué)常數(shù)圓周率π計算到小數(shù)點后62.8萬億位,創(chuàng)下該常數(shù)迄今最精確值記錄.引言割圓術(shù):
“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣.”——劉徽播放引言正六邊形面積正十二邊形面積……正邊形面積數(shù)列的極限Chapter1數(shù)列:第一部分:數(shù)列的概念自變量為正整數(shù)的函數(shù)其函數(shù)值按自變量n由小到大排列成的一列數(shù)稱為數(shù)列,簡記為其中稱為數(shù)列的通項或一般項.
由于一個數(shù)列完全由其一般項所確定,故也把數(shù)列簡稱為數(shù)列例11第二部分:數(shù)列的極限(1)(2)(3)(4)第二部分:數(shù)列的極限當(dāng)n無限增大時,數(shù)列(1)的一般項無限接近于0;當(dāng)n無限增大時,數(shù)列(2)的一般項無限接近于1;當(dāng)n無限增大時,數(shù)列(3)的一般項
不是1,就是-1,
不接近于任何確定的常數(shù);當(dāng)n無限增大時,數(shù)列(4)的一般項無限增大,也不
接近于任何確定的常數(shù).觀察數(shù)列當(dāng)時的變化趨勢.第二部分:數(shù)列的極限播放觀察數(shù)列當(dāng)時的變化趨勢.實驗表明:當(dāng)n無限增大時,上述數(shù)列無限接近于1.思考:“無限接近”意味著什么?第二部分:數(shù)列的極限第二部分:數(shù)列的極限定義10如果當(dāng)n無限增大時,數(shù)列an無限接近于一個確定的常數(shù)A,那么A就叫做數(shù)列an的極限或說數(shù)列an收斂于A,記為
如果數(shù)列an沒有極限,就稱數(shù)列an發(fā)散.
讀作“當(dāng)n趨于無窮大時,數(shù)列an的極限等于A或an趨于A”.例11或第二部分:數(shù)列的極限數(shù)列極限的嚴格數(shù)學(xué)定義定義11*
設(shè)有數(shù)列{xn}與常數(shù)a,若對于任意給定的正數(shù)(不論它多么小),總存在正整數(shù)N,使得對于n>N時的一切xn,不等式都成立,則稱常數(shù)a為數(shù)列{xn}的極限,或稱數(shù)列{xn}收斂于a,記為說明:(1)正數(shù)
是任意給定的(既是任意的,又是給定的).用來刻畫“xn無限趨近于a”的程度,越小,xn越接近于a;
(2)正整數(shù)N是隨
而定的,即N與
有關(guān),用來刻畫“n無限增大”的程度.數(shù)列極限的嚴格數(shù)學(xué)定義幾何意義:若,則對于任給的>0,無論它多么小,都存在正整數(shù)N,在{xn}中,從第N+1項開始以后所有各項全部落在a的
鄰域中,在這個鄰域之外,最多只有{xn}的有限項.第二部分:數(shù)列的極限例12證明證
對任意給定的,要使不等式
成立,只需.因此,若取
時,有,從而有
由定義可知,收斂數(shù)列的性質(zhì)Chapter2*第一部分:收斂數(shù)列的性質(zhì)定理1*(唯一性)
若數(shù)列{xn}收斂,則其極限是唯一的.定理2*(有界性)
收斂數(shù)列是有界的.注:
定理2的逆命題不成立,即有界數(shù)列未必收斂.如
是有界數(shù)列,但它沒有極限.第一部分:收斂數(shù)列的性質(zhì)定理3*(保號性)
若,且
a>0(或a<0),則必存在正整數(shù)N,當(dāng)n>N時,恒有xn>0(或xn<0).推論*若數(shù)列{xn}從某項起有xn>0(或xn<0),且若,則
定理4*(收斂數(shù)列與其子數(shù)列間的關(guān)系)
若數(shù)列{xn}收斂于a,
則它的任一子數(shù)列也收斂于a.函數(shù)的極限Chapter3第一部分:時函數(shù)的極限定義12如果當(dāng)x的絕對值無限增大(即
時),函數(shù)f(x)的值無限接近于一個確定的常數(shù)A,那么A就叫做函數(shù)f(x)當(dāng)
時的極限,記為注:
自變量x的絕對值無限增大指的是:x既可以取正值,也可以取負值,但其絕對值無限增大.第一部分:時函數(shù)的極限定義13’
當(dāng)(或)時,函數(shù)
f(x)趨近于常數(shù)A,則稱常數(shù)A為(或)時的極限,記為注:第二部分:時函數(shù)極限的嚴格數(shù)學(xué)定義定義4*設(shè)函數(shù)f(x)在(M為正的常數(shù))時有定義,A為常數(shù),若對任意給定的正數(shù)(不論多么小),總存在正數(shù)X,使當(dāng)
時,恒有則稱常數(shù)A為
時函數(shù)f(x)的極限,記為第二部分:時函數(shù)極限的嚴格數(shù)學(xué)定義幾何意義:
表示作直線
和,則總存在一個正數(shù)X,使得當(dāng)
時,函數(shù)
y=f(x)的圖形位于這兩條直線之間
練習(xí)例13用定義證明
證
對任意給定的,要使
只需,因此,取,則當(dāng)
時,必有
于是由定義4知,
練習(xí)例14討論極限
是否存在.
解
由函數(shù)
的圖形可知,
由于故
不存在.
第三部分:水平漸近線水平漸近線:若,則稱直線
y=C為函數(shù)
y=f(x)圖形的水平漸近線.例如,例13中直線
y=0為
的水平漸近線;例14中直線
及
均為
的水平漸近線.第四部分:時函數(shù)的極限考察函數(shù)當(dāng)x分別從左側(cè)和右側(cè)趨于0.5時的變化趨勢見下表.x00.10.30.40.49…0.5…0.510.60.91f(x)11.21.61.81.98…2…2.022.22.83由表可知,當(dāng)x無限接近于0.5時,f(x)趨于常數(shù)2.我們稱當(dāng)時,函數(shù)f(x)的極限為2.則當(dāng)時,函數(shù)f(x)的極限為2.令第四部分:時函數(shù)的極限定義14如果當(dāng)x無限接近于定值
x0,即當(dāng)
時(在
x0處可以無定義),函數(shù)
f(x)無限接近于一個確定的常數(shù)A,那么A就叫做函數(shù)
f(x)當(dāng)
時的極限,記為
特例:
第五部分:時函數(shù)極限的嚴格數(shù)學(xué)定義定義15*設(shè)函數(shù)
f(x)在
x0的某去心鄰域內(nèi)有定義,A為常數(shù).若對任意給定的(無論
多么小),總存在,使當(dāng)
時,恒有則稱常數(shù)A為函數(shù)
f(x)當(dāng)
時的極限,記為說明:
(1)函數(shù)極限與
f(x)在點
x0處是否有定義無關(guān);(2)與任意給定的正數(shù)
有關(guān);第五部分:時函數(shù)極限的嚴格數(shù)學(xué)定義說明:(3)的幾何解釋:任意給定一正數(shù),作平行于x軸的兩條直線
和.根據(jù)定義,對于給定的,存在點
x0的一個
去心鄰域,當(dāng)
y=f(x)的圖形上的點的橫坐標
x落在該鄰域內(nèi)時,這些點對應(yīng)的縱坐標落在帶形區(qū)域
內(nèi).第六部分:左、右極限左極限:當(dāng)
時,函數(shù)
f(x)趨于常數(shù)A,則稱A為
f(x)在點
x0處的左極限,記為,簡記為右極限:當(dāng)
時,函數(shù)
f(x)趨于常數(shù)A,則稱A為
f(x)在點
x0處的右極限,記為,簡記為注:
練習(xí)例15用定義證明.
證
當(dāng)
時,任意給定,要使只要取,則當(dāng)
故由定義6知
練習(xí)例16設(shè),討論
是否存在.
解
因為所以
不存在.
練習(xí)例17設(shè),求.
解
因為所以
練習(xí)例18設(shè),求.
解
因為所以
不存在.函數(shù)極限的性質(zhì)Chapter4第一部分:函數(shù)極限的性質(zhì)定理5*
(1)(唯一性)若
存在,則其極限值唯一;
(2)(局部有界性)若
存在,則函數(shù)
f(x)在
x0的某去心鄰域內(nèi)有界;
(3)(局部保號性)若,且
A>0(或
A<0),則在
x0的某去心鄰域內(nèi)恒有(4)若,且在
x0的某去心鄰域內(nèi)
f(x)>0(或
f(x)<0),則有小結(jié)1.
數(shù)列極限的概念2.
收斂數(shù)列的性質(zhì)
收斂:
數(shù)列沒有極限.
發(fā)散:小結(jié)3.
函數(shù)極限的概念4.
函數(shù)左、右極限的概念5.
極限存在與左、右極限之間的關(guān)系時函數(shù)的極限:時函數(shù)的極限:或或或謝謝!
引言1.割圓術(shù):
“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣.”——劉徽引言1.割圓術(shù):
“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣.”——劉徽引言1.割圓術(shù):
“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣.”——劉徽引言1.割圓術(shù):
“割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與
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