我猜你是不是指的是用ε語言證明那些一看就特別簡單的初等函式、數列的極限
比如讓你證明:
( )
實際上用ε語言求這種簡單極限的習題,主要是讓你熟悉ε語言怎麼用
你求一般的諸如這樣簡單的初等函式的各種極限當然不一定非要用ε語言
到以後,你會遇到的更加常用的求極限或證明函式/數列收斂方法,包括使用單調有界收斂原理、夾逼原理、Cauchy基本列收斂定理、等價無窮小代換、L"Hospital法則、Stolz定理、Taylor展開,等等
但是ε語言作為基礎,是你必須掌握的
首先,ε語言本身就是一個重要的解極限題的方法
比如類似
已知 , ,
證明
這類題,沒有比直接用ε語言證明更方便的方法了
第二,ε語言是數學史上第一個把極限這個概念嚴密定義的方法
關於ε語言的好處,你可見我這個回答:
知乎使用者:明明現在用的微積分符號都是萊布尼茨發明的,為什麼都說牛頓更偉大?
簡單來說,牛頓、萊布尼茨他們創立的微積分,其基礎——極限的嚴密性一直受到懷疑,質疑者甚至包括馬克思
許多後世的數學家試圖將極限嚴密化
麥克勞林(Colin Maclaurin,1698年——1746年,蘇格蘭數學家)試圖從瞬時速度方面解釋,泰勒(Brook Taylor,1685年——1731年,英國數學家)則試圖用差分法解釋,顯然路子都不對
達朗貝爾(Jean le Rond d"Alembert,1717年——1783年,法國數學家、物理學家、天文學家)將微積分的基礎歸為極限,並將極限解釋為“一個變數趨近於一個固定量,趨近的程度小於任何給定的量”,這已經有用ε-語言描繪極限的影子了
之後,波爾查諾(Bernard Bolzano,1781年——1848年,波西米亞數學家、邏輯學家、哲學家)、阿貝爾(Niels Henrik Abel,1802年——1829年,挪威數學家)、柯西等人是真正開始把分析學嚴密化的
柯西(Augustin-Louis Cauchy,1789年——1857年,法國數學家、物理學家)這麼定義極限:“若代表某變數的一串數值無限地趨向於某一數值,其差可以任意小,則該固定值稱為這一串數值的極限”,並把導數定義為 的極限,把定積分定義為一個和式極限
離最後一步真正的嚴密化,就差一點點了
德國數學家魏爾斯特拉斯(Karl Weierstrass,1815年——1897年)邁出了最後一步,他反對“變數無限地趨向於某一數值”這一類籠統的說法,他認為應該將極限描述成變數 在區間 取值時, 在區間 上取值,而這個正數 可以任意小
這樣,最終得到現在通用的邏輯嚴密的函式極限的ε-δ定義:
數列極限的ε-N定義,以及其他形式的函式、數列極限與之類似,這裡不一一列舉
第三,ε語言是微積分的大部分定理的基礎
基本上整個微積分學裡,除了最基本的實數理論(因為實數的構造更加基礎,它反而是ε語言賴以存在的保證),其他幾乎每個微積分定理都是建立在極限論的基礎上的,而ε語言就是敘述極限論的嚴密的方法中最簡單的那個
你要證明數列、級數收斂要用ε語言,你要證明函式連續、一致連續要用ε語言,你要證明函式列、函式項級數一致收斂要用ε語言,你要證明函式可積、廣義積分收斂、含參量積分一致收斂,還是要用ε語言
和這些收斂、連續、一致收斂、一致連續相關的各種柯西準則和其他什麼定理,還是要用ε語言證明
最後
你說微積分的證明是套公式,解答、證明數學問題按照一定的規矩、格式難道不是應該的麼?
ε-δ語言是一套“語言”,是所有學數學的人都能看得懂的一套嚴密的語言
你不按照通用的格式,要自創另一套語言的話,你自己一個人使用是可以的,別人能看懂嗎?
(不過確實有不按照Weierstrass的這套ε語言去研究微積分的,比如將無窮小作為一個數直接引入數系的非標準分析,但這個並不是大學本科生需要關心的)
我猜你是不是指的是用ε語言證明那些一看就特別簡單的初等函式、數列的極限
比如讓你證明:
( )
( )
實際上用ε語言求這種簡單極限的習題,主要是讓你熟悉ε語言怎麼用
你求一般的諸如這樣簡單的初等函式的各種極限當然不一定非要用ε語言
到以後,你會遇到的更加常用的求極限或證明函式/數列收斂方法,包括使用單調有界收斂原理、夾逼原理、Cauchy基本列收斂定理、等價無窮小代換、L"Hospital法則、Stolz定理、Taylor展開,等等
但是ε語言作為基礎,是你必須掌握的
首先,ε語言本身就是一個重要的解極限題的方法
比如類似
已知 , ,
證明
這類題,沒有比直接用ε語言證明更方便的方法了
第二,ε語言是數學史上第一個把極限這個概念嚴密定義的方法
關於ε語言的好處,你可見我這個回答:
知乎使用者:明明現在用的微積分符號都是萊布尼茨發明的,為什麼都說牛頓更偉大?
簡單來說,牛頓、萊布尼茨他們創立的微積分,其基礎——極限的嚴密性一直受到懷疑,質疑者甚至包括馬克思
許多後世的數學家試圖將極限嚴密化
麥克勞林(Colin Maclaurin,1698年——1746年,蘇格蘭數學家)試圖從瞬時速度方面解釋,泰勒(Brook Taylor,1685年——1731年,英國數學家)則試圖用差分法解釋,顯然路子都不對
達朗貝爾(Jean le Rond d"Alembert,1717年——1783年,法國數學家、物理學家、天文學家)將微積分的基礎歸為極限,並將極限解釋為“一個變數趨近於一個固定量,趨近的程度小於任何給定的量”,這已經有用ε-語言描繪極限的影子了
之後,波爾查諾(Bernard Bolzano,1781年——1848年,波西米亞數學家、邏輯學家、哲學家)、阿貝爾(Niels Henrik Abel,1802年——1829年,挪威數學家)、柯西等人是真正開始把分析學嚴密化的
柯西(Augustin-Louis Cauchy,1789年——1857年,法國數學家、物理學家)這麼定義極限:“若代表某變數的一串數值無限地趨向於某一數值,其差可以任意小,則該固定值稱為這一串數值的極限”,並把導數定義為 的極限,把定積分定義為一個和式極限
離最後一步真正的嚴密化,就差一點點了
德國數學家魏爾斯特拉斯(Karl Weierstrass,1815年——1897年)邁出了最後一步,他反對“變數無限地趨向於某一數值”這一類籠統的說法,他認為應該將極限描述成變數 在區間 取值時, 在區間 上取值,而這個正數 可以任意小
這樣,最終得到現在通用的邏輯嚴密的函式極限的ε-δ定義:
數列極限的ε-N定義,以及其他形式的函式、數列極限與之類似,這裡不一一列舉
第三,ε語言是微積分的大部分定理的基礎
基本上整個微積分學裡,除了最基本的實數理論(因為實數的構造更加基礎,它反而是ε語言賴以存在的保證),其他幾乎每個微積分定理都是建立在極限論的基礎上的,而ε語言就是敘述極限論的嚴密的方法中最簡單的那個
你要證明數列、級數收斂要用ε語言,你要證明函式連續、一致連續要用ε語言,你要證明函式列、函式項級數一致收斂要用ε語言,你要證明函式可積、廣義積分收斂、含參量積分一致收斂,還是要用ε語言
和這些收斂、連續、一致收斂、一致連續相關的各種柯西準則和其他什麼定理,還是要用ε語言證明
最後
你說微積分的證明是套公式,解答、證明數學問題按照一定的規矩、格式難道不是應該的麼?
ε-δ語言是一套“語言”,是所有學數學的人都能看得懂的一套嚴密的語言
你不按照通用的格式,要自創另一套語言的話,你自己一個人使用是可以的,別人能看懂嗎?
(不過確實有不按照Weierstrass的這套ε語言去研究微積分的,比如將無窮小作為一個數直接引入數系的非標準分析,但這個並不是大學本科生需要關心的)