在英文里,limit(极限)通常指一条不能超越的边界或界限。在数学里,当函数的x逐渐趋近某个定值时,该函数的值也会逐渐趋近某个值,这个值就是函数的“极限”。
再举一个例子,如果你有一尺长的金条,每个上你家来的人你都要把手里剩下的金条的1/2分给他,当然先来的人占便宜,分到的金条比后来的人多啊。如果全中国13亿人都上你家来,你想想,最后你手里的金条还能剩下多少?可能要用显微镜来看才能看到了,用数学的话说,当到你家来的人数n趋于无穷大时,你手里的金条长度趋于0.
写成数列的形式就是: ,取极限
。
另外一个例子,假设你让鼻子向电风扇靠拢过去,可以设你的鼻尖位置在x,电风扇的位置在3(即分别离原点x米和3米),我们想知道,当x非常接近3时,会发生什么事——也就是说,当你的鼻尖朝3靠近,而且越来越靠近,但绝对不要真正到达3,这样后果很严重。会发生的事只是,当你的鼻尖的位置x离3越来越近,电风扇吹到你脸上的风越来越强。所以我们的兴趣在于,当你的鼻子接近3时,你感受到的风的强度变化(我们要取,其中的f(x)就是你的鼻子在点x时,所感受到的风的强度)。
假设当x=2.9,你感受到的风速是6公里/小时,那么当鼻子向风扇移近,风速如下表变化:
鼻子的位置 | 2.9 | 2.99 | 2.999 | 2.9999 | 2.99999 |
风速 | 6 | 6.7 | 6.92 | 6.991 | 6.999993 |
从这些数据来看,鼻子逐渐靠近风扇时,风速就会逐渐趋近于7公里/小时,因此我们可以写成 =7。这个值和x=3时的f(x)的值无关,只取决于x趋于3的那些函数值(谁也不想看到x=3时你的鼻子的惨状)。
对大多数函数来说,取极限的过程很平常,比如像多项式,在x趋于a时的极限就是
,直接把a带入x就可以了。
如果每个函数的极限都这么简单就好了,但我们通常会遇到一些“问题函数”。如极限:。当x逐渐靠近1时,x -1就会变得非常小,当1除以一个非常非常小的数时,得到的是一个非常非常大的数(比任何实数都要大),我们称之为无穷大,用一个睡觉的8表示:∞。
所以当x趋近于1时,趋近于∞.不过由于∞不能算是一个真正的数,所以我们说“该极限不存在”。
除此之外,我们还会遇上其他不存在的极限,如:。当x变得越来越小,
就越来越大,但
永远介于-1跟1之间,因为任何一个数的正弦值都不会超出-1到1的范围。因此,当
越来越大,
只是在-1跟1之间来回振荡,而且越来越快,越来越疯狂,最重要的一个特点是,它不会渐渐靠近任何一个数。 所以,它没有极限。
我们可以把“有极限”这回事,想成是函数f(x)爱上了一个数,当自变量x无限靠近某一个数时,f(x)对这个数的感情就越深(趋近)。但是显然用情不专,它不愿定情于一点,永远在-1跟1之间摇摆不定,所以到最后,落到没有极限的下场,无法与谁共结连理。


