小池有话说

极限是什么

2014-10-24

我的第一个高数老师是个好老师,他教会了我什么是极限。

极限是微积分的基础。

那么,什么是极限呢?

惠施曾经这么说过

一尺之棰,日取其半,万世不竭。

这句话在物理上是否正确,我们不去考究,在数学上,倒是非常的正确。一天之后,大锤的长度为 $\frac{1}{2}$,而两天之后的长度为 $\frac{1}{4}$,三天之后的长度为 $\frac{1}{8}$。很容易得出,n天之后,锤的长度为 $\frac{1}{2^n}$。那么不论多久,n有多大,大锤的长度总是有的。

大锤的长度会变成0吗?显然不会。

我们再看另外一个问题。求

我们将它写成极限的形式:

这个问题似乎很难,我们把它写的简单点。

这不就是把大锤每天剩下的木料拼起来吗?

惊觉这一点之后,我们知道,木料的总长度是1,所以,这题的结果是1.

但这一题的结果真的是1吗?恐怕不是吧,大锤不论在第几日,总会剩一点点,苍蝇再小也是肉,总有一点留下来。所以,括号里的算式的结果不是1,而是比1小那么一点点。不管n取多大,总会比1小。但这个算式的极限是1。那么什么是极限呢?

  1. 极限就是永远达不到的那一点。
  2. 极限就是 第一个达不到 点。

第一点我们很好理解。第二点是什么意思呢?我们注意到括号中的式子很显然能达到0.99,那么能不能达到0.99999999呢?可以的(用计算器计算一下就知道了)。我们有信心说,它能达到任何小于1的数(有理数),但就是不能达到1,所以,极限就是第一个达不到的点。

这和我们生活中的说的极限的概念也很类似。我们生活中说某人到极限了,意思就是再接下来他就会死,而数学中的极限是世界上最遥远的距离,永远无法达到,永远一步之遥。