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:
- 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。
- 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。
- 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。