当前课程知识点:微积分——极限理论与一元函数 >  第一章 实数与函数 >  第一节 实数集的界与确界 >  实数集的界

返回《微积分——极限理论与一元函数》慕课在线视频课程列表

实数集的界在线视频

下一节:实数集的确界

返回《微积分——极限理论与一元函数》慕课在线视频列表

实数集的界课程教案、知识点、字幕

我们微积分研究的对象是函数

而我们研究函数所用的理论基础

是实数的连续性

在微积分课程里面

我们是承认了有界集存在确界

从这个基础上我们建立了实数的连续性

进而讨论函数的性质

我们第一章介绍的内容就是实数集与函数

也就是实数与函数

我们先看一下什么叫一个实数集是有界的

我们第一节介绍的是实数集的界与确界

关于一个数集是有界的

或者一个数集是无界的

我们在中学学几何时实际就碰到过有界集和无界集

譬如说我们把一个班同学的身高

以米为单位就构成一个数集

这个数集我们知道它就是一个有界集

而我们平时经常用到的一些数集

譬如说正整数集

正整数集就是个无界集

对于一个一般的实数集来说

我们怎么样用数学的语言来刻画

它是有界还是无界的

我们来看一下实数集界的概念

实数集的界

我们先给出界的定义

也就是说我假设A是个非空实数集

M是个大于零的实数

如果对任意的x属于A

我们总有x的绝对值不超过M成立

这时我们就说这个实数集是个有界集

实数M成为这个有界集的界

这是一个实数集有界的定义

有时候一个实数集它可能满足这个性质

也就是说存在一个实数M1

然后对任意的x属于A

都有x不超过M1

这时我们就说这个实数集是有上界的

M1称为这个集合的上界

类似的我们可以给出一个集合下界的概念

这是关于一个数集有界

或者是有上界 有下界的定义

对于一个数集来说

它有界和它有上界和有下界之间是什么关系

我们给出一个结论

这个结论也就是

一个非空实数集有界的充分必要条件是

它既有上界又有下界

这是我们得到的关于实数集的界

与上界和下界的关系

关于这个定理我们给出一个简单的证明

关于数学证明我们知道

在初学者中说做数学题 计算题

好像还行

因为他认为计算题就是直接代公式

进行计算就可以了

而证明题往往是说结论一看是显然的

但是证明好像觉得无从下手

什么叫数学证明

所谓证明也就是说从条件出发

我们能够经过严格的逻辑推导

得到我们所要的结果

所以一个证明方法

也就是说我们能够建立起

从条件到结论的一个逻辑关系

就这个具体的结论来说

我们需要证明两个方面

我们先来看一下必要性的证明

这时我们的条件是集合A是个有界集

也就是说存在M大于零

对任意的x属于A

我们都有x的绝对值是不超过M的

或者是说小于等于M的

根据不等式的概念

也就是x大于等于负M小于等于M

在这个不等式里面

右边这个不等号

正好是这个数集有上界的定义

而左边这个不等号

当然是这个数集有下界的概念

所以说这样我们就证明了

一个有界集它是既有上界又有下界的

我们再来看一下它的充分性证明

所谓充分性证明

也就是说这时我们的条件是

集合A是个既有上界又有下界的集合

我们假设它的上界是M1 下界是M2

也就是说对任意的x属于A

我们都有x小于等于M1大于等于M2

我们现在取M是M1和M2的绝对值里面

那个最大的

我们根据绝对值的概念知道

这样取得的这个非负实数M

它就满足对所有的x属于A

X的绝对值都不超过M

这正好是这个数集有界的概念

这样我们既证明了它的必要性

又证明了它的充分性

当然也就证明了我们要证的这个定理

所以数集有界的充分必要条件是

既有上界又有下界

有时候我们在处理数集问题时

还会碰到这样的问题

也就是说你怎么样来刻画一个集合是无界的

这也是我们在学习微积分的过程中

经常碰到的一类问题

也就是说我们从逻辑上怎么来否定一个东西

我们来具体看一下所谓集合有界的定义

所谓一个集合有界

也就是说我存在一个大于零的实数

使得它满足什么性质

我否定它也就是说不存在

不存在就是对所有的都不行

所以说我们否定存在

那么也就是说对任意的M大于零都不行

所谓都不行也就是说

并不是集合A中的元素x

它都满足绝对值不超过M

不是所有的都满足

那么至少应该有一个x属于A是不满足的

对任意的M大于零 我么能找到x属于A

使得x的绝对值是大于M的

如果对一个集合能够满足这个性质

我们自然就说这个集合是无界的

关于否定一个结论

应该是我们在学习数学概念中

比直接去掌握一个结论

难度更大的一个问题

在后面我们讨论其他问题时

我么还会碰到类似的问题

通过我们的学习我们会逐渐掌握这种方法

接下来我们看两个例题

第一个例题也就是我们要证明一下

这个数集它是无界的

这个数集就是我们平时用到的正整数集

也就是说我们要证明正整数集是个无界集

实际上正整数集当然是个无上界的集合

我们来看一下怎么证明

所谓证明根据定义

也就是说任给一个M大于零

现在我来看在这里面能不能找到一个正整数

比M来的还大

现在我就取M的整数部分

用这个记号表示M取整

我为了更能说明问题我给它加上1

这个我就把它记成N0

那么我们知道这个N0自然是个正整数

而且根据这个取整的运算我们还知道这个M0

它自然应该是大于M的

这样我们就证明了这样一个结果

对任意的M大于零

我总能在正整数集合里找到一个数

这个数比M来的还大

这正好是这个集合没有上界的概念

接下来我们看第二个例子

我们证明这个实数集也就是N乘上sin二分之Nπ

N是正整数

证明这个实数集是无界的

这个我们在证明过程中

就需要大家了解正弦函数的性质

实际上也就是要了解

当这个角的终边落在坐标轴上时正弦函数的取值

对这个题目来说

任给M大于零我可以取

一个N0 譬如说是等于M取整乘上2再加上1

这样取完之后我们来看一下

对这个N0它对应的这个数的绝对值是什么

N0sin二分之N0π取绝对值

这个时候也就是等于

2倍的M取整加1

再乘上sin 这是一个M取整乘上π

再加二分之π

我们知道这一个正弦值

它是等于正1或是负1

绝对值总是等于1的

所以说对这个N0对应的元素来说

这个结果也就是2倍的M取整加1

它自然是大于M的

所以对这个数集我们这样取这个N0

就证明了对任意的M大于零

在这个数集里面总能找到一个数

这个数的绝对值是大于M的

所以它也是无界的

这样我们就介绍了一个集合它的界的概念

上界和下界的概念

以及界与上下界之间的关系

同时我们也知道

怎么样说明一个集合是无界的

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

实数集的界笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。