- 腦洞大開的微積分
- 劉祺
- 728字
- 2019-12-20 15:22:52
2.8 兩個重要極限之二
下面我們會仿照上面的例子來比較和
的大小。
有一種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)子诶斫獾恼f法是:函數(shù)y=sinx和y=x在x→0時非常接近,所以它們是等價無窮小,也可以寫成。其不嚴(yán)謹(jǐn)之處就在于,很難證明y=sinx和y=x函數(shù)在x→0時非常接近。
而較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C明過程,應(yīng)參照圖2-9來進(jìn)行:

圖2-9
顯然,∠BOA小于九十度。我們過去學(xué)到的,形為“九十度”的表示方法叫做角度制。角度制是指將一個圓周等分成三百六十份,每一份便被稱為一度的角。這種表示方法有個不可避免的缺點,就是難以和圓的相關(guān)公式更直接地產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。于是就產(chǎn)生了 弧度制注23。弧度制是指,以角的頂點為圓心畫一個半徑為1的圓。用角所對應(yīng)的弧長長度表示角的大小的單位制。
在圖中,存在SΔAOB<S扇形AOB<SΔAOD,這里S表示某一圖形的面積。
根據(jù) 計算注24,我們可以用表示SΔAOB。同理我們分別用
和
表示S扇形AOB和SΔAOD。
所以,我們可以把SΔAOB<S扇形AOB<SΔAOD寫成。消去分母后,該不等式變?yōu)椋?/p>
sinx<x<tanx
之后只需為不等式各項都除以一個sinx,即可得到:

經(jīng)整理后,有:

一些讀者可能會對為什要這樣整理產(chǎn)生疑問。一種解釋是因為在書寫上cosx比更為美觀。但這種解釋缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性和說服力。另一種解釋較為復(fù)雜,簡而言之是因為cosx和
都是偶函數(shù),所以不需要考慮x的值是正數(shù)還是負(fù)數(shù)。
根據(jù)cosx的函數(shù)圖像可知:。既然當(dāng)x→0時,
的取值范圍是從cosx到1。我們就可以說
。這就是我們的另一個重要極限。當(dāng)然我們也可以通過觀察圖2-10,即
的函數(shù)圖像得知這一點。

圖2-10
也許有讀者要問,既然可以通過函數(shù)圖像得知,那么為什么一定要采用大段的證明呢?這是因為在這些理論被提出的時代,還沒有計算機(jī),更不要說是能夠自動生成函數(shù)圖像的軟件。如果想重現(xiàn)那不借助函數(shù)圖像的證明方法,就必須要證明,相關(guān)的內(nèi)容我們會留到第3章再做說明。
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