7 votos

¿Por qué ' cociente de la diferencia derivado t violan la definición epsilon-delta de un límite?

Así que la diferencia cociente se define como:

$$\lim \limits_{h \to 0} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}$$

Así que si tenemos una función como $f(x)=x^2$ e ir a través de la simplificación, obtenemos

$$\lim \limits_{h \to 0} 2x+h $$

Podemos decir $h$ es cero, y que tiene sentido, porque se convierte en insignificante. Pero lo que no entiendo: $\delta$-$\epsilon$ dice (en el informal), se puede hacer $h$ tan cerca como queremos a cero y $2x+h$ será lo suficientemente cerca de a $2x$. Pero no es una de las limitaciones de delta epsilon que $|\delta - c| > 0$? Entonces, ¿cómo podemos decir $h$ es exactamente cero si esta restricción se deben cumplir? En otras palabras, siempre nos dicen que el valor del límite en el punto de interés no es necesariamente igual al valor de la función -, pero aquí parece que estamos diciendo que ellos están haciendo $h$ exactamente cero, no es sólo lo suficientemente cerca. ¿Por qué hacemos esto?

14voto

Michael Hardy Puntos 128804

La diferencia cociente $\dfrac{f(x+h) - f(x)} h$ es de curso indefinido al $h=0$. Usted tiene \begin{align} \frac{f(x+h)-f(x)} h & = 2x+h & & \text{when } h\ne 0 \\[10pt] \text{and } 2x+h & = 2x & & \text{when }h=0. \end{align} NOTA POSTERIOR: En NINGUNA edición de esta respuesta ha todos ha sido una trozos de definición de una función. Eso NO es lo que aparece arriba.

Si el valor de $f'(x)$$2x$, entonces usted quiere demostrar que $$ \left| \frac{f(x+h) - f(x)} h - 2x \right| $$ puede ser menos de $\varepsilon$ hacer $|h|$ menos de $\delta$, pero no es igual a $0$.

Que es lo mismo que decir $$ |(2x+h) - 2x| $$ puede ser menos de $\varepsilon$ hacer $h$ lo suficientemente pequeño, pero no es igual a $0$.

Y eso es lo mismo que decir $|h|$ puede ser inferior a $\varepsilon$ hacer $|h|$ menos de $\delta$ pero no $0$.

¿Por qué, entonces, ¿es permisible para evaluar el límite de decisiones $h=0$?

La respuesta es que es fácil ver que $|h|$ puede ser hecho pequeño por hacer $|h|$ pequeños. En otras palabras, el límite de $h$ enfoques $0$ $h$ es simplemente el valor que $h$ al $h=0$.

En un lenguaje convencional, $2x+h$ es una función continua de $h$, por lo que su límite de $h\to0$ es el mismo que su valor cuando la $h=0$.

10voto

Paramanand Singh Puntos 13338

Parece que usted sigue pensando de límites como casi equivalente a la obturación. Tal vez debería echar un vistazo a estas respuestas aquí y aquí para entender que los límites son algo muy diferente de la contramarcha.

Tu pregunta es en última instancia: ¿cómo $\lim_{h \to 0}2x + h = 2x$? Su argumento es que la $\epsilon$-$\delta$ definición de límite impide que $h$ a convertirse $0$ cómo $2x + h$ hace $2x$ si $h$ no $0$. Bien, $2x + h$ no es igual a $2x$ si $h = 0$, pero el límite de $2x + h$$2x$$h \to 0$. Tratando de pensar en límites de los valores de las funciones de siempre crea este problema. Aplicar la definición de límite de aquí y se puede ver que para cualquier $\epsilon > 0$ es posible encontrar $\delta > 0$ tal que $$|2x + h - 2x| < \epsilon$$ whenever $0 < |h| < \delta$. Here you can see that $\delta = \epsilon$ suffices. Hence $\lim_{h \to 0}2x + h = 2x$.

Un límite no significa que la evaluación de los valores de una función, más bien significa verificar si un conjunto de desigualdades en relación con los valores de una función mantenga por debajo de un determinado conjunto de circunstancias o no. A menos que adoptar este punto de vista se va a confundirse y preguntas parecidas.


Actualización: el Usuario Dave L. Renfro ha mencionado un muy buen ejemplo de un límite de evaluación, donde es posible conectar (conectar, no es el resultado en indefinidos de expresión), sin embargo, enchufar da la respuesta equivocada. El ejemplo fue originalmente dada por David Sanders en Una advertencia contra-ejemplo, La Matemática De La Gaceta 59 #407 (Marzo De 1975) 44-45.

Deje $\lfloor x\rfloor$ denota el mayor entero que no excede $x$ y, a continuación, definimos $$f(x) = x\lfloor -x^{2}\rfloor$$ Clearly $f(0) = 0$ and hence $$f'(0) = \lim_{x \to 0}\frac{f(x) - f(0)}{x} = \lim_{x \to 0}\frac{x\lfloor -x^{2}\rfloor}{x} = \lim_{x \to 0}\lfloor -x^{2}\rfloor$$ In the last step after cancelling $x$ from numerator and denominator we get an expression which is well defined at $x = 0$ and we can plug the value $x = 0$ to get the limit as $0$. But this gives a wrong answer! The right answer is $-1$ because we can make $-x^{2}$ to lie between $-1$ and $0$ by choosing $x$ near $0$ and therefore $\lfloor -x^{2}\rfloor$ stays constant with value $-1$.

Si el lector ha visitado mi vinculado respuestas (que figuran en el comienzo de esta respuesta), a continuación, es posible que observe que conectar el aparato no funciona en el ejemplo anterior, porque el mayor entero de la función $\lfloor x \rfloor$ no es una función primaria.

3voto

Adam Malter Puntos 96

Podemos hacer esto porque la función de $g(h)=2x+h$ (para algún valor fijo de $x$) es continua en a $h=0$. Esto significa que $\lim_{h\to 0}g(h)=g(0)$, por lo que podemos evaluar el límite conectando en $h=0$.

Por supuesto, esto es en última instancia circular: sólo sabemos que $g(h)$ es continua en a $h=0$ porque podemos evaluar el límite mediante el uso de la $\epsilon$-$\delta$ definición y que coincide con el valor de $g(0)$. Así que usted debe pensar en el "plug in $h=0$" regla sólo una heurística; la verdadera manera rigurosa para calcular límites es mediante el uso de la $\epsilon$-$\delta$ definición. Sin embargo, si por el anterior trabajo que han hecho ustedes saben que la expresión que se obtiene es continua en a $h$ (por ejemplo, en este caso, si se ha demostrado que todas las funciones polinómicas son continuas), entonces se puede calcular el límite de conectar $h=0$.

2voto

Fimpellizieri Puntos 155

Vamos a revisar (uno de?) la definición de límite. Decimos que el límite de $f$ $h$ tiende a $c$ $L$ y escribir $\lim_{h\to c}f(h)=L$ cuando

$$\forall \epsilon>0, \, \exists \delta >0, \, \forall h\text{ with } 0<|h - c|<\delta, \,|f(h)-L|< \epsilon$$

Así que, vamos a usar el ejemplo y el trabajo a través de la definición. Tenemos $f(h)=2x+h$$c=0$. Reclamamos el límite de $L$$2x$. De hecho, vamos a $\epsilon >0$ y tome $\delta=\epsilon$. Claramente, siempre que $0<|h-0|=|h|<\delta$, tenemos $$|f(h)-L|=|2x+h - 2x|=|h|<\delta=\epsilon$$ so that indeed $\lim_{h \to 0}2x+h=2x$.

Aviso que a lo largo de este proceso que nunca realmente se preocupaba por $f(0)$ o sustituido $h$ $0$ en algún lugar. Dicho esto, hay muchos teoremas del álgebra de límites, que uno puede usar con funciones continuas, para aliviar algunos de los trabajos.

Si de alguna manera se sabe de antemano que $f$ es continua en a $h$, puede omitir toda la epsilon-delta cosas y simplemente enchufe $h=c$ para obtener el límite. En este caso, $2x+h$ es continua en a $h$, lo $h=0$ rendimientos el límite, fíjate cómo se compromete con la que hemos encontrado a través de epsilon-delta.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X