无限与有限的化归思维过程
1、函数极限与无穷小之间的转换:其中
2、无穷级数和与有限部分和的极限:
无穷级数求和在数学上,为了达到不确定的、无限的东西,必须从确定的、有限的东西出发。为了计算上式无限和,先计算有限项的和:令。若,S是个有限数,则S就定义了无穷级数的和,其和是由部分和(有限和)开始,然后求极限而得到的。实际上,
每个都是有限的数,是一个界限,但又是可以超越的界限,最后达到的“无限”是一个不能“超越”的界限,是一个“超越仍然是自身的东西”。
例 求数项级数的和.[见参考书13p378页]
解:令则:
.(1)
根据莱布尼兹判别法知级数(1)收敛,假设其和为S,再令幂级数s(x)为
(2) 于是可求得收敛区间为(-1,1]再由阿贝耳定理知:
但s(0)=0,所以 (3)
(4)
将(4)代入(3)得:
3、数学归纳法
要实现对无穷多个命题正确性的证明,要一个一个地证将永世证不完竭,一般是通过数学归纳法来通过有限把握无限,来实现对无穷多个命题正确性的证明,数学归纳法的实质,是人们用有限来认识无限的一种方法。
例 证明数列
收敛,并求它的极限。
容易观察,该题要运用单调有界原理,为证明其单调性与有界性,我们只要用数学归纳法即可。
解:令
首先证明数列,从而,故由数学归纳法,对一切 ,都有,即数列递增。
其次证明数列有上界:显然 ,假设,则,故由数学归纳法,对一切,都有即数列有上界
根据单调有界原理,数列收敛。设,则也有,由有,在两边令去极限,得,取正根得,故
三、数与形的转化
“数无形时少直觉,形少数时难入微。”
数学的研究对象是现实世界的空间形式和数量关系,而通常某一对象的数和形又是相互联系和转化的。因此,研究问题时,我们可以把其数量关系和空间形式结合起来考察,通过相互转化达到化繁为简,化难为易的目的。
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