数学实验-数列极限与函数极限
数学分析习作-数列极限与函数极限的异同
云南大学数学分析习作课（1）读书报告题目：数列极限与函数极限的异同（定义，存在条件，性质，运算四方面的对比）学院：物理科学技术学院专业：数理基础科学姓名、学号：任课教师：时间： 2009-12-26 摘要极限是数学中极其重要的概念之一，极限的思想是人们认知数学世界解决数学问题的重要武器，是高等数学这个庞大的数学体系得以建立的基础和基石；极限在数学中处于基础的地位，它是解决微积分等一系列重要数学问题的前提和基础；极限是一种思维，在学习高数时最好理解透彻了，在线代中没什么用.但是概率中用的比较多，另外物理中许多都用到了极限的思维，它也能帮助更好的理解一些物理知识；在高等数学中，极限是一个重要的概念，极限可分为数列极限与函数极限，下面是关于两种极限的简要联系与说明。
关键词：数列极限与函数极限的定义，存在条件，性质，运算一数列极限与函数极限的定义1、数列与函数：a、数列的定义：数列是指按自然数编了号的一串数：x1，x2，x3，…，x n，….通常记作{x n}，也可将其看作定义在自然数集N上的函数x n=N(，),nnf∈故也称之为整标函数。
b、函数的定义：如果对某个范围X内的每一个实数x，可以按照确定的规律f，得到Y内唯一一个实数y和这个x对应，我们就称f是X上的函数，它在x的数值（称为函数值）是y，记为)fy=。
(x(xf，即)称x是自变量，y是因变量，又称X是函数的定义域，当x遍取X内的所有实数时，在f的作用下有意义，并且相应的函数值)f的全体所组成的范围叫作(x函数f 的值域，要注意的是：值域不一定就是Y ，它当然不会比Y 大，但它可能比Y 小。
2、 （一） 数列极限的定义：对数列}{x n ，若存在常数A ，对N n N >∀∈∃>∀,N ,0ε，有ε<-A xn，则称数列收敛且收敛于A ，并称数列}{x n的极限为A ，记为xnn lim ∞→=A.例1.试用定义验证：01lim =∞→nn .证明：分析过程，欲使,101ε<=-nn只需ε1>n 即可，故εεε<->∀+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∃>∀01:,11,0n N n N .例2.试用定义验证：).11(lim <<-=∞→q n证明：分析过程.欲使[]ε<=-nn q q 0，只需qn lg lg ε>（注意0lg <q ）。
浅析数列极限与函数极限的异同
浅析数列极限与函数极限的异同1 数列极限关于数列极限，先举一个我国古代关于数列的例子。
《庄子—天下篇》中：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。
”其含义是：一根长为一尺的木棒，每天取下一半，这样的过程可以永远进行下去。
不难看出，其通项{ }随着天数n的增大而无限地接近于0。
在这一思想的指引下，教材给出了数列极限的精确定义：设{An} 为数列，a 为定数，若对任给的正数ε（无论它多么小），总存在正整数N，使得当nN 时，有∣An-a∣<ε ，则称数列{an} 收敛于a，定数a 称为数列{an} 的极限。
其中ε的作用在于衡量数列通项{an} 与定数a的大小，ε越小，说明{an} 与a 的接近度越好。
由于ε的任意性，可以小到任意小（但须大于0），故可以理解为数列通项{an} 无限地接近定数a；而n的作用在于不管给定多么小的正数ε，总能保证存在大于n后的每一项都和a无限接近，而不在乎前面有限项与a的接近程度，在于刻画n→+∞这一过程。
其中，由于n是正整数，不可能取负值，故其趋近方式只有一种，即趋于+∞，但是极限值可以取实数r，故极限值有a、∞、+∞、—∞这4种值，因此，总的来说，数列极限只有4种类型。
< p></ε>2 函数极限对于函数极限，先分析一下自变量x的趋近方式，由于x是取自全体实数，故趋近方式不仅有上述数列中所提及的+∞，还可以是∞、—∞，相比数列极限，更特殊的是还可以趋于某一点x0，或者x0的左侧、右侧（即单侧极限）趋近。
故自变量x的趋近方式共有6种，而极限值和数列极限完全一样，有4种。
因此，函数极限共24种类型。
比如，拿x→+∞，f（x）→a为例，其精确定义如下：对于任意给定的正数ε（无论它多么小），总存在正数M ，使得当xM时有|f （x）-a|<ε ，那么常数a就叫做函数f（x）当x→+∞时的极限值。
该定义和数列极限的定义有相同之处，其中的ε也是和数列极限中的ε相同，用于衡量f（x）与a的接近程度；正数m的作用也与数列极限定义中的n相类似，说明x充分大的程度，但这里考虑的是比m 大的所有实数x，而不仅仅是数列极限中的正整数n，这是和数列极限定义中最本质的区别。
数列极限与函数极限的关系
数列极限与函数极限的关系数列和函数是数学中重要的概念，它们之间存在着密切的联系。
数列极限与函数极限是数学中的两个基本概念，它们之间有着紧密的关系。
本文将分别从数列极限和函数极限两个方面展开讨论，并阐述它们之间的关系。
一、数列极限数列是按照一定规律排列的一系列数的集合。
数列中的每个元素称为项，用{a_n}表示。
数列有着重要的性质，其中之一就是数列的极限。
数列{a_n}的极限，记作lim(n→∞)a_n = A，表示当n趋向于无穷大时，数列的项a_n无限接近于A。
其中，A称为数列的极限值。
一个数列有极限存在，意味着数列的项在某个值上趋于稳定。
通过数列的极限，我们可以推导数列的性质和规律，从而解决各种数学问题。
二、函数极限函数是数学中常见的一种概念，函数的极限是指当自变量趋近于某个值时，函数值的变化趋势。
函数极限在微积分中有着重要的应用，是求导、求积分等运算的基础。
设函数f(x)在点x=a的某个邻域内有定义，如果对于任意给定的正数ε，总存在正数δ，使得当0<|x-a|<δ时，有|f(x)-A|<ε，那么就称函数f(x)在x=a处的极限存在，记作lim(x→a)f(x) = A。
其中，A称为函数的极限值。
函数极限可以帮助我们研究函数的性态以及函数在某个点上的表现，从而解决各种数学问题。
三、数列极限与函数极限是密不可分的。
事实上，数列极限是函数极限的一种特殊情况。
对于一个数列{a_n}，我们可以构造一个函数f(x)，使得当x取整数时，f(x)的值与数列{a_n}的对应项相等。
换句话说，数列{a_n}可以看作是函数f(x)在整数点处的取值。
当数列{a_n}的极限存在时，函数f(x)在整数点处的极限也存在，并且两者的极限值相等。
即lim(n→∞)a_n = lim(x→∞)f(x)。
这个关系可以帮助我们从函数的角度来理解和研究数列的性质。
通过函数的极限性质，我们可以更加深入地理解数列的收敛性和发散性。
函数极限与数列极限的关系
使得其后的所有项都位于这个开区间内，而在该区间之外，最多只有{an}的有限项(N项).对于正整数N 应该注意两点:其一，N是随着ε而存在的，一般来讲，N随着ε的减小而增大，但N不是唯一存在的;其二，定义中只强调了正整数N的存在性，而并非找到最小，我们只关注第N项以后的各项均能保持与常数a的距离小于给定的任意小正数ε即可. 的N2(性质收敛数列有如下性质:(1)极限唯一性;(2)若数列{an}收敛，则{an}为有界数列;(3)若数列{an}有极限A，则其任一子列{ank}也有极限A;(4)保号性，即若极限A>0，则存在正整数N1，n>N1时an>0;(5)保序性，即若，且A<B，则存在正整数N1，使得n>N1时an<bn，反之亦成立.定理1 (收敛数列与其奇、偶项数列间的关系)数列{an}收敛于a的充分必要条件是它的奇数项数列{a2k-1}和偶数项数列{a2k}都收敛，且收敛于a.函数极限 1(定义(1)自变量趋于有限值时函数的极限:-函数f(x)在点x0的某一去心邻域内有定义，如果对于任意给定的正数ε(无论它多么小)，总存在正数δ，使得对于满足不等式的一切x，对应的函数值f(x)都满足不等式，则常数A为函数f(x)在x?x0时的极限，记作上述定义的几何意义是:将极限定义中的四段话用几何语言表述为1对:任意以两直线为边界的带形区域;2总:总存在(以点x0位中心的)半径;3当时:当点x位于以点x0位中心的δ空心邻域内时;4有:相应的函数f(x)的图像位于这个带形区域之内. (2)自变量趋于无穷大时函数的极限:设函数f(x)在|x|大于某一正数时有定义，如果任给ε>0，总存在着正数Χ，使得对于适合不等式|x|>Χ的一切x，对应的函数值f(x)都满足不等式|f(x)-A|<ε，则称常数A为函数f(x)当x??时的极限，记作并称y=A为函数y=f(x)的图形的水平渐近线.2(性质(1)极限唯一性;(2)局部有界性若存在，则存在δ1>0，使得f(x)在去心邻域内是有界的，当x趋于无穷大时，亦成立;)局部保号性 (3若，则存在δ1>0，使得时，f(x)>0，当x趋于无穷大时，亦成立;(4)局部保序性若，，且A<B，则存在δ1>0，使得时f(x)<g(x)，当x趋于无穷大时，亦成立.定理2 函数f(x)当x?x0时，极限存在的充分必要条件是函数f(x)当x?x0时的左、右极限都存在些相等，即利用定义证明极限下面介绍用“ε-δ(或N)”证明极限的一般步骤.1.极限值为有限的情形:(1)给定任意小正数ε;(2)解不等式或，找δ或N;(3)取定δ或N;(4)令或，由或成立，推出或.2. 极限值为无穷大的情形(仅以极限为+?与自变量为例): ) 给定任意大正数G; (2) 解不等式; (3) 取定; (4)令，由成立，推出. (1利用极限的定义证明问题关键是步骤(2)，应该非常清楚从哪一种形式的不等式推起，最后得到一个什么形式的式子，由此即可找到所需要的(或N). 极限存在准则1(夹逼准则 (1)数列极限的夹逼准则如果数列{an}，{bn}及{cn}满足下列条件:1存在N，n>N时，bn?an?cn;2则数列{an}的极限存在，且 .(2)函数极限的夹逼准则(以x?x0和x??为例)如果1(或|x|>M)时，有2(或)，则(或)(3)一个重要不等式时，2(单调有界数列必有极限3(柯西(Cauchy)极限存在准则数列{an}收敛的充分必要条件是:对于任意给定的正数ε，存在着这样的正整数N，使得当m，n>N时，有|xn-xm|<ε. 数列极限与函数极限的联系数列可看作一个定义域为自然数集的函数,当自变量从小到大依次取自然数时,便得到相应的一系列函数值, 其解析表达式为an=f(n);函数是连续的,数列相当于一个函数中的一些独立的点，表现在图形上数列是无数的点，而函数是一段曲线;把数列中的n用x来替换后如果函数f(x)存在极限则数列也必定有极限，但是反之不成立。
数学实验-数列极限与函数极限
数学实验-数列极限与函数极限基础数列极限与函数极限一、实验目的从刘徽的割圆术、裴波那奇数列研究数列的收敛性并抽象出极限的定义；理解数列收敛的准则；理解函数极限与数列极限的关系。
二、实验材料1.1割圆术中国古代数学家刘徽在《九章算术注》方田章圆田术中创造了割圆术计算圆周率π。
刘徽先注意到圆内接正多边形的面积小于圆面积；其次，当将边数屡次加倍时，正多边形的面积增大，边数愈大则正多边形面积愈近于圆的面积。
“割之弥细，所失弥少。
割之又割以至不可割，则与圆合体而无所失矣。
”这几句话明确地表明了刘徽的极限思想。
以n S 表示单位圆的圆内接正123-?n 多边形面积，则其极限为圆周率π。
用下列Mathematica 程序可以从量和形两个角度考察数列{n S }的收敛情况：m=2;n=15;k=10; For[i=2,i<=n,i++, l[i_]:=N[2*Sin[Pi/(3*2^i)],k]; (圆内接正123-?n 多边形边长) s[i_]:=N[3*2^(i-1)*l[i]*Sqrt[1-(l[i])^2/4],k]; (圆内接正123-?n 多边形面积)r[i_]:=Pi-s[i]; d[i_]:=s[i]-s[i-1];Print[i," ",r[i]," ",l[i]," ",s[i]," ",d[i]]]t=Table[{i,s[i]},{i,m,n}] (数组)ListPlot[t] (散点图)1.2裴波那奇数列和黄金分割由2110;1;0--+===n n n F F F F F 有著名的裴波那奇数列}{n F 。
如果令nn n F F R 11--=，由n F 递推公式可得出 11111/11---+=+=+=n n n n n n n R F F F F F R ，]251251[5111++???? ??--???? ??+=n n n F ； 215lim lim 1-==+∞→∞→n n n n n F F R 。
d2_1数列的极限与函数的极限
充分大的程度
“ε - M 语言 ”定 义 ∀ε > 0 , ∃M > 0 , 当| x |> M 时， 恒有 | f ( x ) − A |< ε 成立， lim f ( x ) = A 成立， 则
x →∞
几何解释
| x |> M ⇔ x < − M , x > M
| f ( x ) − A |< ε ⇔ A − ε < f ( x ) < A + ε
极限。 数列 {xn } 以A为极限。 成立, 成立, 则称当 n → ∞ 时 ，
{x 收敛于数 或称数列 {xn } 收敛于数 A
记作: 记作: lim xn = A ,
n→ ∞
否则,称数列是发散的. 否则,称数列是发散的 发散
或 xn → A (n →∞).
" ε − N " 定义：
成立, 恒有 xn − A < ε 成立, ∀ε > 0, ∃N 自然数）当 n > N 时， , （自然数） 则 lim xn = A n→ ∞
20
提高题目 例3 设
1 x1 = 2 , L , xn = 1 + , xn −1
(n ≥ 2) ，求 lim xn n →∞
21
三、函数的极限
1、当 x → ∞ 时,函数f ( x ) 当 函数 限 的极
−∞
0
1
+∞
注意： 注意：
x→∞
x → +∞
x → −∞
22
1、
时函数 f (x)的极限 x →∞
{ }
1 2 3 4 5 n ,L 例如, 例如,数列 ( 1 ). , , , , ,L , 2 3 4 5 6 n+1 1 3 5 2k − 1 , , ,L , ,L 取奇数项: 取奇数项: 2 4 2k 6 2 4 6 2k , , ,L , ,L 取偶数项: 取偶数项: 3 5 7 2k + 1
函数极限与数列极限的关系
函数极限与数列极限的关系两者之间的联系虽然数列极限与函数极限是分别独立定义的,但是两者是有联系的。
海涅定理深刻地揭示了变量变化的整体与部分、连续与离散之间的关系,从而给数列极限与函数极限之间架起了一座可以互相沟通的桥梁。
它指出...2.两者之间的区别 1、从研究的对象看区别:数列极限是函数极限的一种特殊情况,数列是离散型函数。
而函数极限研究的对象主要是具有(哪怕局部具有)连续性的函数。
2、取值方面的区别:数列中的下标n仅取正整数.数字特性掌握一些最基本的数字特性规律，有利于我们迅速的解题。
（下列规律仅限自然数内讨论）（一）奇偶运算基本法则【基础】奇数±奇数=偶数；偶数±偶数=偶数；偶数±奇数=奇数；奇数±偶数=奇数。
【推论】1．任意两个数的和如果是奇数，那么差也是奇数；如果和是偶数，那么差也是偶数。
2．任意两个数的和或差是奇数，则两数奇偶相反；和或差是偶数，则两数奇偶相同。
（二）整除判定基本法则1．能被2、4、8、5、25、125整除的数的数字特性能被2（或5）整除的数，末一位数字能被2（或5）整除；能被4（或 25）整除的数，末两位数字能被4（或 25）整除；能被8（或125）整除的数，末三位数字能被8（或125）整除一个数被2（或5）除得的余数，就是其末一位数字被2（或5）除得的余数；一个数被4（或 25）除得的余数，就是其末两位数字被4（或 25）除得的余数；一个数被8（或125）除得的余数，就是其末三位数字被8（或125）除得的余数。
2．能被3、9整除的数的数字特性能被3（或9）整除的数，各位数字和能被3（或9）整除。
一个数被3（或9）除得的余数，就是其各位相加后被3（或9）除得的余数。
3．能被11整除的数的数字特性能被11整除的数，奇数位的和与偶数位的和之差，能被11整除。
（三）倍数关系核心判定特征如果a∶b=m∶n（m，n互质），则a是m的倍数；b是n的倍数。
浅谈数列极限与函数极限在解题中的区别和联系.甄选范文.
浅谈数列极限与函数极限在解题中的区别和联系.浅谈数列极限与函数极限在解题中的区别和联系摘要在数学分析中，极限的知识体系包括数列极限和函数极限。
在求解数列极限的方法中，我们从极限的定义出发，根据极限的性质以及相关的定理法则，例如单调有界收敛来论证极限；在求解函数极限时，其方法与数列极限有着相同之处，同时又有所区别。
本文重点在于分析数列极限与函数极限在解题中的相似之处与不同之处，同时研究数列极限与函数极限的关系。
关键词：数列极限；函数极限；区别；联系目录1 数列极限与函数极限在解题中的相似之处 (2)1.1 定义法在极限解题中的应用 (2)1.1.1 定义法概述 (2)1.1.2 定义法解题实例分析 (2)1.2 迫敛性在极限解题中的应用 (3)1.2.1 迫敛性概述 (3)1.2.2 迫敛性解题实例分析 (3)1.3 积分中值定理在极限解题中的应用 (4)1.3.1 积分中值定理概述 ..................................................... 4 1.3.2 积分中值定理实例分析 ............................................. 4 1.4 本章小结 ............................................................................. 4 2 数列极限与函数极限在解题中的不同之处 . (5)2.1 存在条件不同 (5)2.1.1 数列极限存在条件 ..................................................... 5 2.1.2 函数极限存在条件 ..................................................... 6 2.2 特殊形式的极限 .. (7)2.2.1 数列极限的特殊解法研究 ......................................... 7 2.2.3 两个重要形式的函数极限解法研究 .. (8)3数列极限与函数极限的关系 (9)3.1海涅定理 .............................................................................. 9 3.2海涅定理的应用 .................................................................. 9 4 结论 . (10)1 数列极限与函数极限在解题中的相似之处数列极限与函数极限在解题过程中，存在着很多的相似之处。
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基础 数列极限与函数极限
一、实验目的
从刘徽的割圆术、裴波那奇数列研究数列的收敛性并抽象出极限的定义；理解数列收敛的准则；理解函数极限与数列极限的关系。
二、实验材料
1.1割圆术
中国古代数学家刘徽在《九章算术注》方田章圆田术中创造了割圆术计算圆周率π。
刘徽先注意到圆内接正多边形的面积小于圆面积；其次，当将边数屡次加倍时，正多边形的面积增大，边数愈大则正多边形面积愈近于圆的面积。
“割之弥细，所失弥少。
割之又割以至不可割，则与圆合体而无所失矣。
”这几句话明确地表明了刘徽的极限思想。
以n S 表示单位圆的圆内接正123-⨯n 多边形面积，则其极限为圆周率π。
用下列
Mathematica 程序可以从量和形两个角度考察数列{n S }的收敛情况：
m=2;n=15;k=10; For[i=2,i<=n,i++, l[i_]:=N[2*Sin[Pi/(3*2^i)],k]; (圆内接正123-⨯n 多边形边长)
s[i_]:=N[3*2^(i-1)*l[i]*Sqrt[1-(l[i])^2/4],k]; (圆内接正123-⨯n 多边形面积)
r[i_]:=Pi-s[i]; d[i_]:=s[i]-s[i-1];
Print[i," ",r[i]," ",l[i]," ",s[i]," ",d[i]]
]
t=Table[{i,s[i]},{i,m,n}] (数组)
ListPlot[t] (散点图)
1.2裴波那奇数列和黄金分割
由2110;1;0--+===n n n F F F F F 有著名的裴波那奇数列}{n F 。
如果令n
n n F F R 11--=，由n F 递推公式可得出 11111/11---+=+=+=n n n n n n n R F F F F F R ，]251251[511
1++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=n n n F ； 2
15lim lim 1-==+∞→∞→n n n n n F F R 。
用下列Mathematica 程序可以从量和形两个角度考察数列{n R }的收敛情况：
n=14,k=10; For[i=3,i<=n,i++, t1=(Sqrt[5]+1)/2; t2=(1-Sqrt[5])/2;
f[i_]:=N[(t1^(i+1)-t2^(i+1))/Sqrt[5],k]; (定义裴波那奇数列通项)
rn=(5^(1/2)-1)/2-f[i-1]/f[i];Rn=f[i-1]/f[i];dn=f[i-1]/f[i]-f[i-2]/f[i-1];
Print[i," ",rn," ",Rn," ",dn];
] t=Table[{i,f[i-1]/f[i]},{i,3,n}] ListPlot[t]
1.3收敛与发散的数列
数列}{1∑=-n
i p i 当1>p 时收敛，1≤p 时发散；数列}{sin n 发散。
1.4函数极限与数列极限的关系
用Mathematica 程序
m=0;r=10^m;x0=0;
f[x_]=x*Sin[1/x]
Plot[f[x],{x,-r,r}]
Limit[f[x],x->x0]
观察1sin )(-=x x x f 的图象可以发现，函数在0=x 点处不连续，且函数值不存在，但在0=x 点处有极限。
令100,,2,1,/1 ===n n a x n ，作函数的取值表，画散点图看其子列的趋向情况
k=10;p=25;
a[n_]=1/n;
tf=Table[{n,N[f[a[n]],k]},{n,1,p}]
ListPlot[tf]
Limit[f[a[n]],n→Infinity,Direction→1]
分别取不同的数列n a (要求0→n a )，重做上述过程，并将各次所得图形的分析结果比
较，可知各子列的极限值均为上述函数的极限值。
对于1sin )(-=x x g ，类似地考察在0=x 点处的极限。
三、实验准备
认真阅读实验目的与实验材料后要正确地解读实验，在此基础上制定实验计划（修改、补充或编写程序，提出实验思路，明确实验步骤），为上机实验做好准备。
四、实验思路提示
3.1考察数列敛散性
改变或增大n ，观察更多的项（量、形），例如，n 分别取50，100，200，…；扩展有效数字k ，观察随n 增大数列的变化趋势，例如，k 分别取20，30，50；或固定50；或随n 增大而适当增加。
对实验要思考，例如，定义中的指标与柯西准则中的指标间的差异；数列收敛方式；又例如，如何估计极限近似值的误差。
3.2考察函数极限与数列极限的关系
改变函数及极限类型，例如，考虑六种函数极限，既选取极限存在也选取极限不存在的例子；改变数列，改变参数观察更多的量，考察形的变化趋势；扩展有效数字k ，提高计算精度。
要对实验思考，归纳数列敛散与函数敛散的关系。