罗星海
(湖北交通职业技术学院科研处,湖北武汉430079)
高等职业教育快速发展,招生规模不断增加,高等数学教学压力增大,学校聘请一些名校的博士、硕士来校上课,作为学院的中老年数学教师,在听课中发现外聘教师二个常犯的教学错误,分析出错原因,供教师教学、学生学习参考。
错误原因:洛必达法则误用。
定理(洛必达法则)设函数f(x)、g(x)在x0的某邻域内可导,且满足:
(2)g'(x)≠0;
正确解法如下:
使用洛必达法则求数列极限应注意:不能直接应用该法则,可先求对应的函数极限,再根据海涅定理得到数列的极限。
海涅定理是沟通函数极限和数列极限之间的桥梁。根据海涅定理,求函数极限可化为求数列极限,同样求数列极限也可转化为求函数极限。此处,只讨论将数列极限问题转化为求函数极限问题,以便能正确使用洛必达法则。
这样教学,高职学生显然无法听懂,用极限的“ε-N”定义证明数列的极限不是高职教学之重点,但采用洛必达法则求极限的方法证明,学生比较易于接受。
证法二:由洛必达法则
由海涅定理
定义:设函数f(x)在区间[a,b]上有界,在区间[a,b]上任意插入n-1个分点
a=x0< x1< x2< … < xi-1< xi< … < xn-1< xn=b,把区间[a,b]分成 n个小区间:[x0,x1],[x1,x2],…,[xi-1,xi],…[xn-1,xn],各个小区间的长度分别记为
△xi=xi- xi-1(i=1,2,…,n).在每个小区间[xi-1,xi]上,任取一点 ξi(xi-1≤ξi≤xi),得相应的,作乘积 f(ξi)△xi(i=1,2,…,n),得和式,当 n无限增大时,如果上述和式的极限存在,则称函数f(x)在区间[a,b]上可积,并将此极限值称为函数f(x)在区间[a,b]上的定积分.记作
错误原因:理解有误,以为n→+∞就可实现[a,b]的无限细分,“任意插入n-1个分点”与“均匀插入n-1个分点”是完全不同的,当将[a,b]平均分成n等份时,n→+∞可以保证所有△xi→0,否则,当n→+∞ 时,不能保证所有△xi→0。如,在[a,b]插入 c(a<c<b),再在[a,c]内插入 n-2个分点,这样当n→+∞时,△xn=b-c不趋于0。
正确定义是:设函数 f(x)在区间[a,b]上有界,在区间[a,b]上任意插入n-1个分点
a=x0< x1< x2< … < xi-1< xi< … < xn-1< xn=b,把区间[a,b]分成 n个小区间:[x0,x1],[x1,x2],…,[xi-1,xi],…[xn-1,xn],各个小区间的长度分别记为
△xi=xi- xi-1(i=1,2,…,n).在每个小区间[xi-1,xi]上,任取一点得相应的函数值 f(ξi),作乘积 f(ξi)△xi(i=1,2,…,n),得和式,令 λ =max{△xi}(i=1,2,…,n),当n无限增大且λ→0时,和式极限存在,则称函数f(x)在区间[a,b]上可积,并将此极限值称为函数f(x)在区间[a,b]上的定积分.记作
例2 利用定积分概念求极限
解:设f(x)=x,在区间[0,1]内插入 n-1个分点,将区间[0,1]分成n等份,这样1,2,…,n),在第i个小区间上取右端点为
解:函数f(x)在区间[0,1]上有界连续函数,显然可积。在区间[0,1]内插入n-1个分点,将区间[0,1]分成 n等份在第i个小区间上取右端点为于是
分母的极限
例2和例3可以看出,为了计算方便,一般将积分区间[a,b]分成n个区间长度相等的小区间,每个,于是,当n→∞时,也就能保证λ=Max{△xi}→0,这也就是为什么一些硕士、博士生教学时,将λ→0误解为n→∞是等效的根本原因。