回顾一下非正式的极限定义法。当x从任意一侧(自左向右或自右向左)接近常量c时,如果f(x)变得任意接近一个单独的值L,则当x接近c时f(x)的极限值是L,写作
咋一看,这个定义似乎非常技术化。即使这样,它仍然是非正式的,因为它没有给出两这两个短语的准确意义, 即“f(x)变得任意接近L”和“x接近c。”
给这两个短语赋予数学上严格意义的第一人是Augustin-Louis Cauchy(奥古斯丁.路易斯.柯西, 1789年8月21日-1857年5月23日,法国数学家,简称“柯西”)。它的“ε-δ极限定义法(ε-δdefinition of limit)”是今天使用的标准定义法。如下图:
用ε(西腊字母的epsilon的小写形式)表示一个(极小的)正数。则短语“f(x)变得任意接近L”意思就是指f(x)落在开区间(L-ε,L+ε)中,使用绝对值形式,可以写成
|f(x)-L|<ε。
类似地,短语“x接近c”指存在一个正数δ,使得x落在开区间(c-δ, c)和(c,c+δ)。实际上,这可以准确地使用双不等式表示
0<|x-c|<δ。
第一个不等式0<|x-c| (x和c之间的距离大于0)表达了x≠c这个事实。第二个不等式
|x-c|<δ(x在c的δ单元范围内)是说x在c的δ距离范围内。
因此,正式定义为:
用f表示定义在包含c(可能除掉c)的开区间上的函数,并使用L表示实数。表达式
指的是,对于任意一个ε>0,都存在一个δ>0,使得只要
0<|x-c|<δ, 则|f(x)-L|<ε。
表达式
有两层含义:极限存在,并且等于L。
一些函数在x接近c时没有限制,但是,随着x接近c,绝不可能有两个极限。即,只要函数的极限存在,则其极限必定是唯一的。
参考资料:
<<calculus>>Ron Larson,The Pennsylvania State UniversityThe Behrend College
Bruce Edwards, University of Florida
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