函数极限性质(补充邻域概念)

原创 云深之无迹 2024-11-19 13:23

极限语言ε-δ的理解 在读这个文章以前可以先读一下之前的这个文章。

在函数的极限里面一个条件是在某个去心邻域内。所以一定要理解邻域在说什么东西。

去心邻域确保了函数在趋近于某一点时的变化趋势。通过排除这一点本身,能够更准确地描述函数的局部行为,避免特殊点的干扰。只有在去心邻域内,我们才能讨论函数的极限是否存在以及极限值是多少。

关注点在趋近过程,而非到达终点:极限的本质是描述函数在自变量趋近于某一点时的变化趋势。

去心邻域排除了这一点本身,确保我们关注的是函数在接近这个点但不等于这个点时的行为。如果包含这一点,那么对于某些函数,比如分母为零的情况,函数值可能不存在或无穷大,无法讨论极限。

强调局部性:极限只关注函数在某一点附近的行为,而不是整个定义域。去心邻域限定了关注的范围,可以更精确地描述函数在这一点附近的变化

排除特殊点的影响:有些函数在某些点上可能不连续,或者值不存在。通过限定在去心邻域内,可以避免这些特殊点对极限的影响,从而得到一个更准确的描述。

想象站在一条道路上,想观察一辆汽车在接近一个红绿灯时的速度。你不会站在红绿灯上观察,因为汽车停在红绿灯前时,速度为零,无法反映它接近红绿灯时的速度。

相反,你会站在离红绿灯一段距离的地方,观察汽车在接近红绿灯时的速度变化。这个距离就相当于“去心邻域”。

在知道去心邻域的基础上就可以来研究函数极限的性质了。

设函数 f(x) 在 x0 的某个去心邻域内有定义,如果存在一个常数 A,使得对于任意给定的正数 ε,总存在正数 ,使得当 0<∣x−x0∣<δ 时,有 ∣f(x)−A∣<ε,则称 A 为函数 f(x) 当 x 趋近于 x0 时的极限,记为:

lim(x→x0) f(x) = A

唯一性: 如果极限存在,则极限值是唯一的。

局部有界性: 如果函数在某一点的极限存在,则该函数在该点的某个去心邻域内有界。

保号性:这个性质没有其它的性质直观

如果函数在某一点的某个去心邻域内恒大于零,且极限存在,则极限值大于零。

如果函数在某一点的某个去心邻域内恒小于零,且极限存在,则极限值小于零。

比较定理:如果在某一点的某个去心邻域内,f(x)g(x),且:

limx→x0f(x)=A,limx→x0g(x)=B,则 A≤B。

这里就上喜闻乐见的说法了,函数的极限就像是一辆汽车在接近一个目的地。

唯一性:一辆车不可能同时到达两个不同的目的地,对吧?所以,如果一个函数的极限存在,那么它就只有一个确定的值,不可能有两个不同的答案。

局部有界性:当汽车接近目的地时,它不可能突然加速到无限快或者突然消失不见。也就是说,在接近目的地的过程中,汽车的速度是有限的。同样,函数在接近极限值的点附近,它的值也是有上下限的,不会无限大或者无限小。

保号性如果一辆车一直朝正方向行驶,那么它最终到达的目的地也一定在正方向。同样,如果一个函数的值一直是正的,那么它的极限值也一定是正的。事实上这个性质多见选择题里面可以当成一个条件使用,因为极限和函数值是伴生的。

比较定理:如果一辆车一直比另一辆车跑得快,那么它最终到达的目的地也一定比另一辆车更远。同样,如果一个函数的值总是比另一个函数的值大,那么它们的极限值也是这样的关系。

极限的四则运算:这就好比是把两个汽车的速度加起来、减去、乘起来或者除起来,得到的新汽车的速度。函数的极限也是如此,我们可以对函数的极限进行加减乘除运算。

复合函数的极限:想象一下,一辆汽车先开到一个加油站,然后再从加油站出发去下一个目的地。这就像是一个复合函数,最终到达的目的地取决于这两个过程。

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