搜索
合肥学院论文题目：高等数学基础概念——极限作者学号：1303032034作者姓名：专业班级：网络工程（2）班导师姓名：刘国旗目录摘要：极限概念是微积分中最基本的概念,极限思想是数学中极为重要的思想.一、极限的概念二、数列极限三、函数极限的通俗定义四、极限的运算规则六、极限求解的方法七、对极限理论理解概述八、极限的发展历史高等数学的基础——极限一、极限的概念极限概念是由某些实际问题的精确破解而产生的，是用以描述变量在一定的变化过程中的终极状态的一个概念。比如物理中的瞬时速度的问题。我们知道速度可以用位移差与时间差的比值表示，若时间差趋于零，则此比值就是某时刻的瞬时速度，这就产生了一个问题：趋于无限小的时间差与位移差求比值，就是0÷0，这有意义吗（这个意义是指“分析”意义，因为几何意义颇为直观，就是该点斜率）？这也迫使人们去为此开发出合乎理性的解释，极限的思想呼之欲出在数学领域中“极限”是用来描述变量在一定的变化过程中的极限状态的.“极限”经历了漫长的发展进程,今天的极限概念是数学家用了两千余年的时间不断完善才得到的.粗略地讲,在高等数学中，极限一直是一个重要内容，并以各种形式出现而贯穿全部内容。二、数列极限首先介绍刘徽的割圆术,设有一半径为1的圆，在只知道直边形的面积计算方法的情况下，要计算其面积。为此，他先作圆的内接正六边形，其面积记为A1，再作内接正十二边形，其面积记为A2，内接二十四边形的面积记为A3，如此将边数加倍，当n无限增大时，An无限接近于圆面积，他计算到3072=6*2的9次方边形，利用不等式An+1AAn+2[(An+1)-An](n=1，2，3....)得到圆周率=3927/1250约等于3.1416。数列极限标准定义：对数列{xn}，若存在常数a，对于任意ε0，总存在正整数N，使得当nN时，|xn-a|ε成立，那么称a是数列{xn}的极限。三、函数极限的通俗定义：1、设函数y=f(x)在(a,+∞)内有定义，如果当x→+∞时，函数f(x)无限接近一个确定的常数A，则称A为当x趋于+∞时函数f(x)的极限。记作limf(x)＝A，x→+∞。2、设函数y=f(x)在点a左右近旁都有定义，当x无限趋近a时（记作x→a），函数值无限接近一个确定的常数A，则称A为当x无限趋近a时函数f(x)的极限。记作limf(x)=A，x→a。函数的左右极限：1：如果当x从点x=x0的左侧（即x〈x0）无限趋近于x0时，函数f(x)无限趋近于常数a,就说a是函数f(x)在点x0处的左极限，记作x→x0-limf(x)=a.2:如果当x从点x=x0右侧（即xx0)无限趋近于点x0时，函数f(x)无限趋近于常数a,就说a是函数f(x)在点x0处的右极限，记作x→x0+limf(x)=a.四、极限的运算规则（或称有关公式）lim(f(x)+g(x))=limf(x)+limg(x)lim(f(x)-g(x))=limf(x)-limg(x)lim(f(x)*g(x))=limf(x)*limg(x)lim(f(x)/g(x))=limf(x)/limg(x)(limg(x)不等于0)lim(f(x))^n=(limf(x))^n以上limf(x)limg(x)都存在时才成立lim(1+1/x)^x=ex→∞lim(1+1/x)^x=ex→0五．两个重要极限1、limsin(x)／x＝1，x→02、lim（1+1／x）^x＝e，x→0（e≈2.7182818...，无理数）六、极限求解的方法1.迫敛性求解求解的要点是，当极限不容易直接求出解的时候，就可以考虑将求解极限的变量做适当的放大或者缩小，使得放大、缩小所得的自变量易于求解极限，且二者的极限值相同，即原极限存在且等于此公共值。2.洛必达法则∞/∞型不定式极限常用的方式就是洛必达法则，有时还需要利用推广的洛必达法则进行求解。即将x→a换成x→a+0或x→a-0也可以适应洛必达法则。应用洛必达法则的时候应注意一下几点：要验证应用洛必达法则的条件应对极限进行分析确定其类型，然后才能继续使用洛必达法则，主要符合这个条件就可以利用法则求解极限；另外，其他类型的不定式也可以求解极限。3.极限内涵和判断准则极限的内涵可以利用公式进行描述，即ε0;|an-a|ε,以此来描述数列{an}在变化的过程中所定义的是a近似的程度。即在{an}在变化的过程中an与a可以任意的接近，且可以要多接近就多接近，这也是极限的思路之一。上式表示的是an和a的绝对值之间的差值小于ε，且不是任何一项an都有这个性质，而是在某一个时刻后，即nN的时候才能体现出来。用纯粹的数学方式表达：极限存在的辨识方法：极限存在左右极限存在且体现相等；符合夹逼定理；符合连续定理（单调有界数列必有极限）；符合柯西准则。七、对极限理论理解概述所谓的极限理论是第二次数学危机所推动的一种类似的微增量类的计算形式，经过一个长期发展过程，数学家达朗贝尔、拉格朗日、贝努力家族、拉普拉斯等人的努力下，微积分理论的发展得到了极大的丰富。如著名的法国数学家柯西的研究就从分析基础严密话的工作项前迈进了一个台阶，在其努力下连续、导数、微分、积分、无穷大极数的和等建立打下来较为坚实的基础。但是因为当时的情况所限，实数的严格理论没有最终形成和完善，所以柯西的极限理论还不能得到最终完善。可以之后的一些数学家如：维尔斯特拉斯、戴德金等都经过自身的努力在各自的领域上进行了深入的研究，都将分析基础归结为实数理论，并与70年代各自建立了完整的实数体系，因此在极限理论上，柯西所开辟的道路上完善起来的。而数学分析的无矛盾性问题也被归结实数论的无无矛盾性，从而使得微积分学也获得了较为牢固的理论基础。八、极限的发展史从极限思想到极限理论极限的朴素思想和应用可追溯到古代，我国古代哲学名著《庄子》记载着庄子的朋友惠施的一句话:“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”其含义是:长为一尺的木棒,第一天截取它的一半,第二天截取剩下的一半,这样的过程无穷无尽地进行下去。随着天数的增多,所剩下的木棒越来越短,截取量也越来越小,无限地接近于0,但永远不会等于0。中国早在2000年前就已能算出方形、圆形、圆柱等几何图形的面积和体积，3世纪刘徽创立的割圆术，就是用园内接正多边形的极限时圆面积这一思想来近似计算圆周率的，并指出“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至不可割，则与圆合体而无所失矣”，这就是早期的极限思想。到17世纪，由于科学与技术上的要求促使数学家们研究运动与变化，包括量的变化与形的变换，还产生了函数概念和无穷小分析即现在的微积分，使数学从此进入了一个研究变量的新时代。到17世纪后半叶，牛顿和莱布尼茨在前人研究的基础上，分别从物理与几何的不同思想基础、不同研究方向，分别独立地建立了微积分学。他们建立微积分的出发点使直观的无穷小量，极限概念被明确提出，但含糊不清。牛顿子发明微积分的时候，合理地设想：t越小，这个平均速度应当越接近物体在时刻t时的瞬时速度。这一新的数学方法，受到数学家和物理学家欢迎，并充分地运用它解决了大量过去无法问津的科技问题，因此，整个18世纪可以说是微积分的世纪。但由于它逻辑上的不完备也招来了哲学上的非难甚至嘲讽与攻击，贝克莱主教曾猛烈地攻击牛顿的微分概念。实事求是地讲，把瞬时速度说成是无穷小时间内所走的无穷小的距离之比，即“时间微分”与“距离微分”之比，是牛顿一个含糊不清的表述。其实，牛顿也曾在著作中明确指出过：所谓“最终的比”不是“最终的量”的比。而是比所趋近的极限。但他既没有清除另一些模糊不清的陈述，又没有严格界说极限的含义。包括莱布尼茨对微积分的最初发现，也没有明确极限的意思。因而，牛顿及其后一百年间的数学家，都不能有力地还击贝克莱的这种攻击，这就是数学史上所谓第二次数学危机。经过近一个世纪的尝试与酝酿，数学家们在严格化基础上重建微积分的努力到19世纪初开始获得成效。由于法国数学家柯西、德国数学家魏尔斯特拉斯等人的工作，以及实数理论的建立，才使极限理论建立在严密的理论基础之上。至此极限理论才真正建立起来，微积分这门学科才得以严密化。因而真正现代意义上的极限定义，一般认为是由魏尔斯特拉斯给出的，他当时是一位中学数学教师.所谓“定义”极限，本质上就是给“无限接近”提供一个合乎逻辑的判定方法，和一个规范的描述格式。这样，我们的各种说法，诸如“我们可以根据需要写出根号2的任一接近程度的近似值”，就有了建立在坚实的逻辑基础之上的意义。参考文献：《极限的历史》；参考文献：《高等数学》；