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2.1.1 数列极限的描述性定义在线视频

下一节:2.1.2 数列极限的分析定义

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2.1.1 数列极限的描述性定义课程教案、知识点、字幕

同学们

上一章大家已经学习了

函数的基本概念以及相关性质

今天我们将给大家介绍数列极限的描述性定义

极限概念是由

求某些实际问题的精确解而产生的

正是由于极限的概念

建立了有限与无限

变与不变的联系

由极限概念产生的极限理论

则构成了微积分的基础

而微积分的创立

不仅完成了常量数学到变量数学的跨越

同时也开启了现代数学之门

只有掌握了极限理论

才能深入的解释和理解

微积分理论乃至现代数学的思想和方法

数列极限是极限概念产生的最初源头

它起源于用圆的内接正多边形

求圆面积的方法

古希腊人

用穷竭法求圆面积

及不断的做圆的内接正多边形

随着多边形边数

逐次成倍增加

圆面积

将被内接正多边形的面积所穷竭

而在中国古代数学家

刘徽不仅建立了割圆术

还建立了计算相应数列极限的方法

下面我们来看看刘徽割圆术

刘徽割圆术的基本思想

是用圆的内接正多边形面积去逼近圆面积

求内接正多边形面积的关键是求出其一边之长

刘徽采用了如下逐次逼近的方法

为使讨论简单化

考虑单位圆的内接正多边形

AB=aₙ 是单位圆的内接正n 边形的边长

AB'= a₂ₙ 是内接正 2n 边形的边长

为了由内接正多边形面积

逐次逼近圆面积

考虑

建立aₙ 与a₂ₙ 的关系

做辅助线AC则由勾股定理

OC=√(1² -(AB/2) ² )=√(1² -(aₙ/2)²)

CB'=1-OC=1-√(1-(aₙ /4) ²)

而AB'=a₂ₙ=√((AC)²+(CB' )²)

最终等于√(2-√(4-aₙ²))

于是得递推关系式

a₂ₙ =√(2-√(4-aₙ²))

其中n ≥ 6

否则a₆=1

设圆的内接正六边形面积为a₁

内接正十二边形的面积为a₂

内接正二十四边形面积为a₃

由上述递推关系可得一系列

圆内接正多边形面积值a₁ a₂ a₃ aₙ

刘徽一直求到了圆的内接正3072边形的面积

利用这列有序数

刘徽计算出了较前人精确得多的圆面积的值

并求得了圆周率为 3.1416

刘徽割圆术所带来的意义

一 、是建立了数列的概念

二 、是蕴含的极限的原始思想

下面我们来介绍数列的一般定义

如果按照某一法则有第一个数x₁

第二个数x₂这样依次排序使得

对应任何一个正整数n有一个确定的数xₙ

那么这列有序的数x₁ x₂ ...,xₙ

就叫做数列记作xₙ

数列中的每一个数叫做数列的项

第n项xₙ叫做数列的一般项

实际上数列的概念

是整标函数的概念

即自变量取全体自然数

并按自然数的排列顺序变化的一种特殊函数

x ₙ = f( n ),( n = 1,2,3,..)

下面这些例子中

数列就是作为整标函数的例

例1 1/2ⁿ

其项xₙ=f(n)=1/2ⁿ

序列的项依次为

1/2 ,1/4 ,1/8 ,1/2ⁿ

例2 {n/n+1}

数列的项xₙ=f(n)=n/(n+1)

数列的项依次为1/2 ,2/3 ,3/4, n/(n+1)

例3 (-1)ⁿ⁻¹

数列的项xₙ=f(n)=(-1)ⁿ⁻¹

数列项依次为1, -1 ,1 ,-1

有了数列的定义之后

就可以描述数列极限的概念了

首先我们可以从

刘徽割圆术中发现

圆的内接正多边形面积构成一个数列

A₁ ,A₂ ,A₃ ,Aₙ

这一数列中的各项 Aₙ 虽都不是圆面积A

但是

具有如下特点

即当n越大时

Aₙ作为圆面积的A近似值就越精确

但不论n取的如何大

只要取定了n

Aₙ终究只是

A的具有某种精确度的近似值

而非精确值

为求A的精确值

只有让n无限增大

而当n→∞时 就有Aₙ→A

对于一般的数列{xₙ}总会出现两种情形

一、是当n→∞时 xₙ→a

二、是当n→∞时

xₙ不趋于任何确定的数

例如xₙ=sinn n不趋于任何常数a

下面我们来看数列极限的描述性定义

设有数列xₙ如果当n无限增大时

xₙ无限接近于一个常数a

则称当n 无限增大时

数列xₙ的极限为a

或数列xₙ收敛于a

常数a称为数列xₙ的极限

记作limxn n→∞=a

或xₙ→a 在n→∞时

如果当n 无限增大时

xₙ 不趋项于任何常数

就称数列xₙ 的极限不存在

或数列发散

数列极限的描述性定义

直观的描述了数列极限的概念

对于比较简单的数列

一般我们可以通过观察来

来确定它是否有极限

例由定义判别数列1/2ⁿ的敛散性

在求解时

我们利用观察法

考察给定数列的通项

是否趋向于一个确定常数

事实上因为当n→∞时

1/2ⁿ→0

故该数列收敛且极限为0

同学们可以用类似方法对较为简单的数列进行判断

下面我们总结一下

同学们

在此处

我们重点介绍了数列极限的描述性定义

下次我们将为大家介绍极限的精确定义

本次内容到此为止

谢谢大家

微积分I课程列表:

导言 课程介绍

-微积分简要介绍

第一章 函数

-1.1 预备知识

--1.1.1 实数简介

--1.1.2本节作业

-1.2 函数的概念

--1.2.1 函数的概念

--1.2.2 本节作业

-1.3 函数的基本特性

--1.3.1 函数的几个特性

--1.3.2 本节作业

-1.4 反函数与复合函数

--1.4.1 反函数与复合函数

--1.4.2 本节作业

-1.5 基本初等函数与初等函数

--1.5.1 基本初等函数与初等函数

--1.5.2 本节作业

-1.6 经济学中几个常见的函数

--1.6.1 经济学中常见的几个函数

--1.6.2 本节作业

-第一章单元练习

--习题训练

--数学实验一 函数图形

第二章 极限与连续

-2.1 数列的极限

--2.1.1 数列极限的描述性定义

--2.1.2 数列极限的分析定义

--2.1.3 本节作业

-2.2 函数的极限

--2.2.1 函数在无穷远处的极限定义

--2.2.2 函数在一点处的极限定义

--课堂思考

--2.2.3 函数在一点处的单侧极限定义

--2.2.4 本节作业

-2.3 无穷小量与无穷大量

--2.3.1 无穷小量的定义及其性质

--2.3.2 无穷小量阶的比较

--课堂思考

--2.3.3 无穷大量的定义

--2.3.4 本节作业

-2.4 极限的性质

--2.4.1 极限的几个性质

--2.4.2 极限的四则运算法则

--课堂思考

--2.4.3 极限的四则运算法则的应用

--2.4.4 本节作业

-2.5 两个重要极限

--2.5.1 极限存在的两个准则(单调有界及两边夹)

--2.5.2 第一重要极限

--2.5.3 第一重要极限应用

--课堂思考(一)

--2.5.4 第二重要极限

--2.5.5 第二重要极限应用

--2.5.6 连续复利模型介绍

--课堂思考(二)

--2.5.7 常见等价无穷小量

--2.5.8 等价无穷小量的代换求极限

--2.5.9 本节作业

-2.6 函数的连续性

--2.6.1 函数连续的定义

--2.6.2 第一类间断点

--2.6.3 第二类间断点

--课堂思考

--2.6.4 连续函数的四则运算与复合运算性质及应用

--2.6.5 最值定理及介值定理

--2.6.6 本节作业

-第二章单元练习

--习题训练

--数学实验二 求极限

第三章 导数与微分

-3.1 导数的概念

--3.1.1 导数定义的引例

--3.1.2 导数的定义

--3.1.3 导数的几何意义

--课堂思考(一)

--3.1.4 可导与连续的关系

--3.1.5 利用定义求函数的导数

--3.1.6 分段函数的导数

--课堂思考(二)

--3.1.7 本节作业

-3.2 求导法则

--3.2.1 导数的四则运算(1)

--3.2.2 导数的四则运算(2)

--课堂思考(一)

--3.2.3 反函数的导数

--3.2.4 复合函数的求导法则

--3.2.5 复合函数的求导示例

--课堂思考(二)

--3.2.6 隐函数的导数

--3.2.7 对数求导法

--课堂思考(三)

--3.2.8 本节作业

-3.3 高阶导数

--3.3.1 高阶导数

--3.3.2 几个常见函数高阶导数

--3.3.3 本节作业

-3.4 函数的微分

--3.4.1 微分的定义

--3.4.2 微分与导数的关系

--3.4.3 微分的几何意义

--课堂思考(一)

--3.4.4 微分的四则运算

--3.4.5 微分的复合运算规则

--3.4.6 微分的复合运算规则的应用

--课堂思考(二)

--3.4.7 微分的应用近似计算

--3.4.8本节作业

-3.5 导数与微分的简单应用

--3.5.1 边际分析

--3.5.2 弹性分析

--3.5.3 经济学中常见的几个弹性

--3.5.4本节作业

-第三章单元练习

--习题训练

--数学实验三 求导数

第四章 中值定理与导数的应用

-4.1 中值定理

--4.1.1 费马引理

--4.1.2 罗尔中值定理

--4.1.3 罗尔中值定理的应用

--课堂思考(一)

--4.1.4 拉格朗日中值定理

--4.1.5 拉格朗日中值定理的应用

--4.1.6 柯西中值定理

--课堂思考(二)

--4.1.7 本节作业

-4.2 洛必达法则

--4.2.1 洛必达法则--0/0型

--4.2.2 洛必达法则--∞/∞型

--课堂思考

--4.2.3 洛必达法则--其他型

--4.2.4 本节作业

-4.3 函数的单调性与极值

--4.3.1 函数的单调性判定

--4.3.2 函数的单调性应用

--课堂思考(一)

--4.3.3 函数的极值--第一判定法

--4.3.4 函数的极值--第二判定法

--课堂思考(二)

--4.3.5 本节作业

-4.4 函数的最值及应用

--4.4.1 连续函数最值求法

--4.4.2 最值的应用

--4.4.3 本节作业

-4.5 函数曲线的凹凸性与拐点

--4.5.1 函数的曲线的凹凸性的定义

--4.5.2 函数的曲线的凹凸性的判定

--课堂思考

--4.5.3 拐点的定义及其求法

--4.5.4 本节作业

-4.6 函数的微分法作图

--4.6.1 函数曲线的水平渐近线

--4.6.2 函数曲线的竖直渐近线

--4.6.3 函数曲线的斜渐近线

--课堂思考

--4.6.4 微分法作图

--4.6.5 本节作业

-第四章单元练习

--习题训练

--数学实验四 求函数最值

第五章 不定积分

-5.1 不定积分的概念与性质

--5.1.1 原函数的概念

--5.1.2 不定积分的概念及性质

--5.1.3 基本初等函数的积分公式

--5.1.4 本节作业

-5.2 换元积分法

--5.2.1 第一换元积分法(一)

--5.2.2 第一换元积分法(二)

--课堂思考(一)

--5.2.3 第二换元积分法(一)

--5.2.4 第二换元积分法(二)

--课堂思考(二)

--5.2.5 本节作业

-5.3 分部积分法

--5.3.1 分部积分法

--课堂思考

--5.3.2 本节作业

-5.4 有理函数的积分

--5.4.1 真分式的分解

--5.4.2 最简分式的积分

--5.4.3 本节作业

-第五章单元练习

--习题训练

--数学实验五 求不定积分

拓展阅读

-1 函数建模应用

-2 极限建模应用

-3 导数建模应用

-4 函数极值建模应用

-5 不定积分建模应用

2.1.1 数列极限的描述性定义笔记与讨论

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