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数学
题目

根据函数极限的定义证明:(1) lim_(x to 3)(3x-1)=8;

根据函数极限的定义证明: (1) $\lim_{x \to 3}(3x-1)=8$;

题目解答

答案

我们来根据函数极限的定义来证明:

$\lim_{x \to 3}(3x - 1) = 8$

一、函数极限的定义回顾

设函数 $ f(x) $ 在 $ x_0 $ 的某个去心邻域内有定义,如果存在一个常数 $ A $,使得对任意给定的正数 $ \varepsilon > 0 $,总存在正数 $ \delta > 0 $,使得当 $ 0 < |x - x_0| < \delta $ 时,就有:

$|f(x) - A| < \varepsilon$

那么称 $ A $ 是函数 $ f(x) $ 当 $ x \to x_0 $ 时的极限,记作:

$\lim_{x \to x_0} f(x) = A$

二、题目分析

我们要证明:

$\lim_{x \to 3}(3x - 1) = 8$

也就是说,对于任意给定的 $ \varepsilon > 0 $,我们要找到一个 $ \delta > 0 $,使得当 $ 0 < |x - 3| < \delta $ 时,有:

$|(3x - 1) - 8| < \varepsilon$

三、证明过程

我们从不等式:

$|(3x - 1) - 8| < \varepsilon$

开始化简:

$|3x - 9| < \varepsilon$

$3|x - 3| < \varepsilon$

$|x - 3| < \frac{\varepsilon}{3}$

所以,只要我们取:

$\delta = \frac{\varepsilon}{3}$

那么当 $ 0 < |x - 3| < \delta $ 时,就有:

$|f(x) - 8| = |(3x - 1) - 8| = 3|x - 3| < 3 \cdot \frac{\varepsilon}{3} = \varepsilon$

这就满足了函数极限定义的条件。

四、结论

根据极限的定义,我们证明了:

$\boxed{\lim_{x \to 3}(3x - 1) = 8}$

解析

考查要点:本题主要考查函数极限的ε-δ定义的应用,要求通过严格定义证明给定极限成立。

解题核心思路:

  1. 明确目标:根据定义,需对任意给定的ε>0,找到对应的δ>0,使得当0<|x−3|<δ时,|(3x−1)−8|<ε。
  2. 关键变形:将不等式|(3x−1)−8|<ε逐步化简,建立|x−3|与ε的关系,从而确定δ的表达式。
  3. 验证逻辑:通过反向推导,证明当δ取特定值时,不等式成立。

步骤1:写出极限定义的数学表达式

根据函数极限的定义,需证明:
对任意ε>0,存在δ>0,使得当0<|x−3|<δ时,|(3x−1)−8|<ε。

步骤2:化简目标不等式

计算表达式:
$|(3x−1)−8| = |3x−9| = 3|x−3|$
因此,原不等式等价于:
$3|x−3| < ε$

步骤3:确定δ的取值

将不等式变形为:
$|x−3| < \frac{ε}{3}$
因此,若取δ = ε/3,则当0<|x−3|<δ时,必然有:
$|(3x−1)−8| = 3|x−3| < 3·\frac{ε}{3} = ε$

步骤4:总结证明逻辑

通过上述推导,δ的选择依赖于ε,且δ = ε/3满足定义要求,从而完成证明。

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