极限理论

- 中文名 极限理论
- 外文名 Theory of limit
- 别名 极限论
- 所属学科 数学
- 理论基础 实数理论
数学理论
[英] the theory of limit
读理工和经济的人都知道,从初等数学到高等数学的第一个坎就是微积分的极限理论。对极限理论的理解和处理是专业学数学和其他科系学数学的分水岭之一,这就是微积分教学中臭名昭著的数列极限一扑死弄——N理论(epsilon——N,函数极限为epsilon——Delta理论)。这个一扑死弄——N(Delta)理论诲涩难懂,令一拨刚从初等数学跳到高等数学的学生焦头烂额。包括数学系的学生,一些人到了毕业,还对为什么要用如此抽象的一扑死弄——N(Delta)理论极限来描述微积分的极限理论的不甚了了。以数列f(n)的极限为L为例,一扑死弄——N理论是这么表述的:对一个任意给定的实数e>0(epsilon),存在一个相应的正整数N,当n>N时,|f(n)-L|<e成立。我们就认为L是f(n)的极限。
理论核心
陈景润的讲座让众人耳目一新。他先引庄子<天下篇>的“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”说无限的思想从我们老祖宗那里就有啦。大家不是都说这个一扑死弄——N(Delta)理论难懂吗?那现在我就用一扑死弄——N理论来试试庄子这个中国命题,看看在座不是专门学数学的人能不能也听得懂这个一扑死弄——N。几百人的大教室里座无虚席,鸦雀无声,都想见识一下陈景润怎么剃这个刺头。陈景润说,“一尺之棰,日取其半,万世不竭。”说的就是微积分学中的无穷小,也就是每天切割棒棰,最后棒棰长度的极限为0。一扑死弄——N理论翻译成庄子的话应该是,“一尺之棰,日取其半,切到某一天,没有了。”注意,这里有和没有,决定于我们的观测水平。如果用肉眼看,可能分到500天就看不到了,我们就认为没有了。但是换上一台显微镜来看,又可以看得到了。于是我们继续切,再切到10000天,这台显微镜也看不到了。但是换上更高倍的显微镜,还是看得见。我们就继续切下去。一扑死弄——N理论说的是,只要你给一个分辨率,不论是多么精确的显微镜,我总能给一个天数,当分到那一天之后,你的观测工具就看不见了。于是,对任何数列或函数,都用这把尺子去量,以分辨它的极限是不是0。满足这把尺子,极限为0,反之则不是。这就是一扑死弄——N理论无穷小——极限为0的实质。在“一尺之棰,日取其半,万世不竭”这个具体问题里,L=0;f(n)=1/(2^n):等分一尺之棰n天以后的长度;e:任意给出的长度(分辨率);N:达到这个长度(分辨率)所需要的天数。