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极限

想要精确定义微积分的本质-导数,需要用到极限的概念,但若能够较好地理解导数的定义,极限理解起来并不困难。

epsilon-delta 定义

对于任意 \(\epsilon > 0\),存在 \(\delta > 0\),使得当 \(|x - a| < \delta\) 时,\(|f(x) - L| < \epsilon\),则称 \(f(x)\)\(x \to a\) 时收敛于 \(L\),记作 \(\lim_{x \to a} f(x) = L\)

\(\epsilon\) 应当可以取到任意正数,在图像上的表现就是 \(\epsilon\)\(L\) 的距离可以是任意(小)的。

用一个简单的例子来理解这个定义: 假设有一个分段函数,其间断点从结论来看显然是不存在极限的(但存在左右极限);沿 \(y\) 轴正负方向同时逼近这个间断点的左右极限,当 \(\epsilon\) 足够小时,小到 \(|\epsilon|\) 接触或穿过左右极限所构成的区间,就无法没法再收缩了,这就违背了定义中 \(\epsilon\) 可以取到任意正数的条件;从图像上来看,我们也就无法找到这个本应由 \(\epsilon\) 收敛得到的 \(L\)

洛必达法则

\[ \lim_{x \to a} \frac{f(x)}{g(x)} = \frac{\frac{df}{dx}(a)dx}{\frac{dg}{dx}(a)dx} = \frac{f'(a)}{g'(a)} \]