数列极限定义的教学新思路打开文本图片集【摘要】数列极限是数学分析课程的重要基础,而如何深刻理解数列极限定义则是学好数学分析的关键
本文通过引入一个将等式“等价为”不等式的引理,引导学生正确理解任意小变量 ε 和 N 的依赖关系,并在几何意义下进一步明确数列极限定义的深层内涵
【关键词】数列极限;收敛【基金项目】黑龙江省高等教育教学改革讨论项目(SJGY20240670)
一、引言关于数列极限定义的教学新思路是:首先,通过给出一些等价引理,重点引导学生理解任意小变量 ε;然后,通过实际计算的方式明白任意小变量 ε 和 N 的依赖关系;接下来,引出数列极限定义,即大家熟知的数列极限定义的 ε-N 语言;最后,通过探讨数列极限的几何意义,总结数列极限的本质
首先,给出如下引理:引理 1 ε>0,"x-y|0
由 ε 的任意性取 ε=|x-y|2,则有|x-y|0,|x-y|0)x=y
注 2:ε>0,x0,×××”这种描述方式和初等数学中的等式和不等式有着本质的不同,利用这种语言可以进一步得到等式或不等式的“极限”情形
接下来,我们通过简单问题来理解数列极限定义
问题 1 已知 limn→∞ 1n=0,那么 1n 是否等于 0
假如不等,将会以哪种方式和 0 进行比较
下面我们利用引理 1 的来处理问题 1
即:ε>0,1n 与 0 的距离在 n 取多少时可以达到小于 ε
简单计算可得:ε=0
1 时, 1n-010;ε=0
01 时, 1n-0100;ε=0
001 时, 1n-01000
该结果表明当 n 大于某个数 N 时,1n 和 0 总是小于给定的 ε
由引理1 可知 1n 与 0 越来越接近,因为引理 1 的结论告诉我们 n 大于某个 N时,1n 与 0 相等
利用上述分析我们可以抽象出数列极限的定义:定义 1 设{xn}是一个实数列,a 是一个常数
若 ε>0,N=