※ 引述《hayuyang (鳳山蠹)》之銘言:
: 推 ianlin1216: 所以極限的定義是什麼 我現在還是看不懂 12/26 16:50
: 推 pponywong: 要懂微積分 要修高等微積分啦 12/26 16:52
不用特別修高等微積分啦,極限的概念跟中學的數學相比,
確實是很嶄新,但切記:數學理論的發展,都是為了簡化問題
所以數學不應該是艱澀難懂的東西 :)
整個極限的概念的太初之始就是 數列的極限,
其他的極限(比如函數的極限lim f(x) 這種)都只是數列極限的變形
所以我們就來看數列的極限是啥
〈從簡單的例子出發〉
考慮 An = 1/n 這個連角卷綿芽都看得懂的例子
https://i.imgur.com/M8zLo4L.jpg
不管極限定義是啥,「數列An的極限是 0」這個我想是沒有爭議的。
即使不管n多大 An 都不會是0,但顯然 An會朝著 0 前進。
從這邊出發如果要給個定義,很自然有下列這個候選:
隨著 n 越來越大, An 就越來越靠近 0。
所以 An 的極限是 0
這個定義其實很直觀,角卷綿芽都聽得懂。
但是技術上會遇到一點小問題
〈一個稍微靠北的例子〉
考慮一個角卷綿芽可能比較難想像的例子
數列 Bn = 1/n , n 是奇數
0 , n 是偶數
https://i.imgur.com/OeOhs2x.jpg
也就是說,這個數列一半像 1/n,另一半則是 0。
首先可以注意到的是:Bn 並沒有"隨著 n越來越大 就越來越靠近0"
因為Bn在奇數項直接就等於0了。
所以上面的極限定義並沒辦法說明Bn極限為0。
但...「Bn的極限是0」也是一件沒有爭議的事情。
因為Bn列車也是一路開往 0 。
有人可能想提問:啊幹 你在找碴喔?n越大數列整體還是越來越接近0啊
是的,「n越大數列整體越來越接近0」這個就是進代極限的想法
〈進代數列極限定義〉
那所謂的「整個越來越接近0」,在數學上是什麼意思呢?
不管你怎麼想,始終都會走到「n如果夠大,那Bn就會在0旁邊」這結論
再寫得量化一點:只要n夠大,Bn與0的距離就會很接近
這個其實已經夠好了,但是「很接近」是一種感覺,不是數學語言。
所以這個定義仍然需要再精進。
再榨出一些腦汁之後,終究會走到:
不管你給一個多麼小的數字 c,只要n夠大,
Bn 與 0 的距離就保證比 c 小 (當然 因為這是距離 c肯定要是正數)
這樣我們就可以量化地闡述上面「很接近」的意思。
到這裡,我們已經得到微積分課本上的數列極限定義了
只是一般課本裡面會寫成:
對於數列 An,如果給定任何正數 ε,
我們都可以找到一個分水嶺 N,在 n超過這個分水嶺之後,
An 與某數字 a 的差距都小於 ε,則我們稱 An 的極限為 a
到這裡,你對數列極限的理解已經跟數學大俠們一樣了
https://i.imgur.com/AsqHWl2.png
從此不再需要聞極限色變 :)