定积分定义中计算的问题,为什么△x趋于零时,它的极限还存在啊?
在下面这个图中,当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为“0“了,n个这样乘积相加和也为零!怎么还能说它的极限存在呢?搞不懂,哪位学长解答一下哦!多谢了!!...
在下面这个图中,当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为“0“了,n个这样乘积相加和也为零!怎么还能说它的极限存在呢?搞不懂,哪位学长解答一下哦!多谢了!!
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3个回答
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我给你详细解答下吧。
首先,你没有注意到什么情况下△x趋于零?△x趋于零的一个必要条件是n趋于无穷大了,那么你想,无穷多个0加在一起还是0吗?
事实上这个式子就可以表示为0*无穷,这是不定式,非零极限是可能存在的;当然也有可能不存在,就叫做不可积。
其次,再来说你的判断(当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为“0“了)。这里ξi,也就是每个小区间的数值的取法是可以和n以及如何划分△xi有关的(定积分定义里是说无关,但是那是定积分极限存在的情况,我们这里是讨论一般意义下和式极限是否存在的问题,没有假设f必须是可积的),当△xi趋近于零时,谁知道f(ξi)会怎么变呢?如果我告诉你f(x)具有这样的性质,在每个小区间△xi上,总是存在一个点ci,函数在这点的值
f(ci) = 1/△xi
(当然这个函数不是连续的)那么每次计算极限的时候,我总是取点ξi = ci,这样一来,
当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为1了,这个时候和式本身=n,极限是不存在的,这样的函数不可积。
由此可见,一个函数存在定积分其实是一个很强的条件:首先,必须保证任何的划分方法,以及任何的取ξi点方式下,极限都存在,有了这点还不够。其次,还必须保证所有这些极限都相等。有这两个条件,才能说那个唯一的极限叫做函数的定积分。有些不连续的函数虽然能够保证总是有极限,但是极限和划分方法或者取点方法有关,所以还是不可积。
我本科就是学数学的,你们教科书上的定义其实不准确,光是和式极限存在是不够的,还必须保证极限是唯一的,这才叫定积分。
首先,你没有注意到什么情况下△x趋于零?△x趋于零的一个必要条件是n趋于无穷大了,那么你想,无穷多个0加在一起还是0吗?
事实上这个式子就可以表示为0*无穷,这是不定式,非零极限是可能存在的;当然也有可能不存在,就叫做不可积。
其次,再来说你的判断(当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为“0“了)。这里ξi,也就是每个小区间的数值的取法是可以和n以及如何划分△xi有关的(定积分定义里是说无关,但是那是定积分极限存在的情况,我们这里是讨论一般意义下和式极限是否存在的问题,没有假设f必须是可积的),当△xi趋近于零时,谁知道f(ξi)会怎么变呢?如果我告诉你f(x)具有这样的性质,在每个小区间△xi上,总是存在一个点ci,函数在这点的值
f(ci) = 1/△xi
(当然这个函数不是连续的)那么每次计算极限的时候,我总是取点ξi = ci,这样一来,
当△x趋于零时,f(ξi)*△xi的值就为1了,这个时候和式本身=n,极限是不存在的,这样的函数不可积。
由此可见,一个函数存在定积分其实是一个很强的条件:首先,必须保证任何的划分方法,以及任何的取ξi点方式下,极限都存在,有了这点还不够。其次,还必须保证所有这些极限都相等。有这两个条件,才能说那个唯一的极限叫做函数的定积分。有些不连续的函数虽然能够保证总是有极限,但是极限和划分方法或者取点方法有关,所以还是不可积。
我本科就是学数学的,你们教科书上的定义其实不准确,光是和式极限存在是不够的,还必须保证极限是唯一的,这才叫定积分。
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追问
那你的意思就是无穷个0的和是不可积,算不错结果!所以它极限可能存在,也可能不存在?
追答
我没说无穷个0加一起是不可积,我说是不定式,可能取任何数值。具体你看看前面章节讲不定式的吧,总之,0乘以无穷大可能是无穷大,这个时候不可积;也可能是一个非无穷大的数,这个时候可积。
随便说个例子:
n* (1/n) =1吧?n趋于无穷时极限也是1对吧?但是你看n趋于无穷时,不就是无穷个0加一起吗?
n* (2/n) =2吧?n趋于无穷时极限也是2对吧?但是你看n趋于无穷时,不就是无穷个0加一起吗?
无穷个0加一起既可能是1,也可能是2,所以叫做不定式,结果不确定。上面这两个例子,本质上和你所说的每一项都趋于零,然后n项加起来求极限是一样的,所以我说这是不定式。
许多事情到了极限的时候就变了,有限个0加起来当然是0,但是无限个"0"加起来就不是0了。当然这里的"0"不是说真的等于0,而是说在极限情况下是0,比如上面的1/n。无限个真的0加起来,无论加多少个,还是0的。
我1000%肯定我说的。我本硕都是数学专业,现在博士虽然不学数学了,但是整天也是和数学打交道。
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