基础:何谓分析
epsilon–delta(ε–δ)
设想一个挑战游戏。怀疑者先给出一个目标容差 epsilon——你必须把答案逼近到多近。你则必须回应一个余量 delta——输入要离目标多近,才能保证你落在容差之内。如果无论怀疑者给的 epsilon 多小你都能取胜,那么这个极限就成立。
epsilon–delta 语言正是把含糊的“靠近”一词转化为精确逻辑命题的量化机制。当 x -> a 时 f(x) 的极限等于 L,意思是:对每个 epsilon > 0 都存在一个 delta > 0,使得只要 0 < |x - a| < delta,就有 |f(x) - L| < epsilon。量词的顺序至关重要——delta 是在 epsilon 之后选取的,并且可以依赖于 epsilon。
这一由魏尔斯特拉斯臻于完善的表述,彻底取消了对运动、无穷小或把“趋近”当作物理过程的任何诉诸。极限、连续、导数与积分的整座大厦都建立在它之上。一个常见的混淆是:必须对所选的 delta 邻域使 |f(x) - L| < epsilon 成立——仅仅说 f(x) 最终会靠近是不够的;一旦 x 落在 a 的 delta 范围内,f(x) 就必须始终保持靠近。
证明当 x -> 2 时 3x 的极限是 6:给定 epsilon > 0,取 delta = epsilon/3。于是 0 < |x - 2| < delta 就迫使 |3x - 6| = 3|x - 2| < 3*delta = epsilon。对每个 epsilon 都应对了怀疑者的挑战,所以极限是 6。
把 delta 选取为 epsilon 的函数,正是这套方法的核心。
又称
另见