基础:何谓分析

极限(概念)

极限是一个过程逐渐逼近的那个值,就像恒温器趋向却永远无法完全触及的那个温度,或旅人一次次将剩余距离减半而趋近的那个目的地。极限就是这趟逼近所指向的答案——无论这个过程是否真的到达那里。

更确切地说,极限是某个变动的量可以任意逼近的一个值 L,而“任意逼近”由 epsilon–delta(或 epsilon–N)判据来兑现。那个量可以是序列的项、函数在某点附近的取值、级数的部分和,或别的许多东西;在每种情形里,极限都是 epsilon 游戏总能达到的那个唯一的值。

需诚实地提两点警告。其一,极限的值不一定被取到:1/n 的极限是 0,尽管 1/n 永远不为 0。其二,极限若存在则唯一——但它也可能不存在(序列 (-1)^n 不逼近任何单一的值)。极限是整个分析的承重观念;微分、积分、连续、无穷级数乃至实数本身,都是通过它来定义的。

序列 a_n = 1 + 1/n 的极限是 1:它的项 2, 1.5, 1.333... 不断逼近 1,对足够大的 n 落入任意 epsilon 之内。然而 a_n 从不等于 1。极限指明的是目的地,而非某个被到达的项。

目的地不必是旅途中的某一步。