极限的概念是高等数学中一个最基本的概念,也是一个非常难以理解的概念,特别是对于刚接触高等数学的学生来说,基本上都只能理解一个大概,

因为极限本身就是一个不确定的概念,而且教科书中关于极限的定义都是

形式的定义,这种定义本身就非常专业,也很晦涩难懂。举个最简单的例子,比如,

学过极限的同学都知道这个结果是正确的,但如果要他自己真正把这个问题讲清楚,恐怕比较难。也许,他只能这么说:一个点向另一个点无限靠近,最后结果当然就是等于那个点了。
本文尝试从另一个角度来解释这个问题。
首先,数学上的无限趋近定义如下:
设x,y∈R*,若x-y是无限小,称x与y无限接近(infinitely close ),记为x->y。
从以上定义中,可以看出,变量x与它所趋近的目标 y,始终存在无穷小的差距,也就是说,不管x与y如何接近,两个变量永远不可能重合。
因此,在x 趋近于x0的过程中,x 会无限逼近于x0,但永远不会等于x0,

这个等式说明的是x 趋近于x0的这个无限过程的结果等于x0,而并不是说x=x0。现在假设x0=0,那么,x 在趋近于x0的这个过程中,x可以等于0.1,可以等于0.01,0.001,等等,由于这个过程是没有尽头的,那么,x的最终数值必然是如下形式:

那又如何理解这个无限的过程呢?我们知道。0.1,0.01,0.001......等等,都分别对应着数轴上的一个点,因此,这个无限趋近的过程其实就是x在数轴上一个一个点逐步向0这个点靠近的过程。那么,我们假定x轴上与点0相邻的那个点是a,点a可以任意与0靠近。有了这个假设的前提,再来理解极限这个概念就变得容易了。

图一
如图所示,我们假设a点是与0相邻的那个点,注意,0点和a点之间没有连线,这是因为我们本来就假设a是与0相邻的那个点,因为数轴上每个点对应一个数字,所以两者中间当然没有其他的点。也就是说,0点和a点之间的位置,已经没有相应的数字来表示。如图一所示。有了这个假设以后,我们就可以认为,

这个极限当x越过a点时,这个表达式就成立,这里假设x0=0,因为变量x这个时候的位置,只能要么用0 表示,要么用a表示。或者更进一步,我们还可以假定,0点和a点之间虽然已经不存在其他的点,但我们可以认为这两个点之间仍然存在一段距离,当变量x向着0点的方向越过0点和a点之间距离的一半的时候,那么对于x来说,就只能用0来表示了,因为这段距离内已经没有其他的点可以用来表示x的位置了。这样的过程也可以解释极限值为什么是精确值。还要注意一点:变量x永远也不能和0点重合,这就是极限里面说的:x可以无限趋近于x0,但却不能等于x0。效果如图所示。

如果按照这个方法来理解,极限是不是就变成了一个确定的概念?因为,按照这样的理解,极限

就可以表述为:这个极限等式当x处于x0和与它相邻的那个点x1之间,且当x处于靠近x0这一端,并且x和x0之间的距离小于x0和x1这两者之间距离一半的时候,这个等式就成立。
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