基礎:何謂分析

極限(概念)

極限是一個過程逐漸逼近的那個值,就像恆溫器趨向卻永遠無法完全觸及的那個溫度,或旅人一次次將剩餘距離減半而趨近的那個目的地。極限就是這趟逼近所指向的答案——無論這個過程是否真的到達那裡。

更確切地說,極限是某個變動的量可以任意逼近的一個值 L,而「任意逼近」由 epsilon–delta(或 epsilon–N)判據來兌現。那個量可以是序列的項、函數在某點附近的取值、級數的部分和,或別的許多東西;在每種情形裡,極限都是 epsilon 遊戲總能達到的那個唯一的值。

需誠實地提兩點警告。其一,極限的值不一定被取到:1/n 的極限是 0,儘管 1/n 永遠不為 0。其二,極限若存在則唯一——但它也可能不存在(序列 (-1)^n 不逼近任何單一的值)。極限是整個分析的承重觀念;微分、積分、連續、無窮級數乃至實數本身,都是通過它來定義的。

序列 a_n = 1 + 1/n 的極限是 1:它的項 2, 1.5, 1.333... 不斷逼近 1,對足夠大的 n 落入任意 epsilon 之內。然而 a_n 從不等於 1。極限指明的是目的地,而非某個被到達的項。

目的地不必是旅途中的某一步。