极限

数学的一个重要概念。在数学中,如果某个变化的量无限地逼近于一个确定的数值,那么该定值就叫做变化的量的极限。极限概念更精确地表述为:如果序列x1x2,...xn,...,当n无穷大时,趋向于某个确定的数值a,则称数a为该序列的极限。记作

公式 符号

极限思想在古希腊的穷竭法和中国古代的割圆术中已经萌芽。在I.牛顿的微积分中也含有极限思想。但是,直到19世纪初,人们对极限的理解还没有摆脱几何直观。只是到了1821年,法国数学家A.L.柯西才把极限概念建立在算术的基础上。他把极限定义为:若变量的一串数值无限地趋向某一定值时,其差可以随意地小,则该定值称为这一串数值的极限。19世纪70年代,德国的K.魏尔施特拉斯等人在数学分析的算术化过程中,进一步用“ε-N”语言更精确地把极限概念表述为:如果序列x1x2,...xn,... 对于任意给定的无论怎样小的正数ε,总存在一个正整数 N,使得当n>N时,不等式ㄧxn-aㄧ<ε 恒成立,则称数a为该序列的极限。

极限概念体现了有限与无限的对立统一关系。序列x1x2,...xn,...是由无限多个有限值组成的,并且在收敛的条件下,存在着有限的极限值。这说明了无限包含着有限,并且在一定条件下,可以向有限转化;另一方面,有限又包含着无限,在一定条件下,可以转化为无限,并通过无限表现自身。这一点在函数f(x)的级数展开式

公式 符号

中得到充分体现。正是有了这一公式,我们才能研究复杂函数的变化情况,以及求无理数的近似值。例如,求自然对数的底 e的近似值,就可以利用它的级数展开式

公式 符号

求得。这表明极限概念具有重要的方法论意义。

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