聚点

下面让我们来学习多元函数的极限,相对而言,这是一个更复杂的概念,本课就不进行严格分析了,以直观理解为主。

1 聚点的定义
如果点的内总有中的点,则称点为 聚点 (Accumulation point),或称为 极限点 (Limit point)。

顾名思义,聚点就是可以聚拢的点。比如

  • 是点集(的聚点,可以沿聚拢,即沿轴向聚拢,如下图左侧所示
  • 是点集(的聚点,可以沿聚拢,即沿轴上的绿点向聚拢,如下图右侧所示

沿聚拢

沿聚拢

这里解释下为什么的聚点,以及为什么可以聚拢。

为例,如下图所示,对于任意给定的,不论正数有多么的小,内始终有中的点,所以说的聚点。这也意味着中的点可以无限逼近,因此有聚拢的效果。

内始终有中的点

2 聚点与极限

聚点是极限存在的必要条件,比如对于单变量函数,有

  • ,这是定义在上的,如上面所说,的聚点,所以有沿下图左侧中的轴趋于,从而有趋于
  • ,这是定义在上的,如上面所说,的聚点,所以有沿下图右侧中的绿点趋于,从而有趋于

沿轴趋于时有

沿轴上绿点趋于时有

上述极限是《马同学图解微积分(上)》中介绍过的,当时并没有介绍聚点的定义,因为没有必要引入更多的复杂性。但多变量函数的情况更复杂,要定义其极限就必须明确该定义,这在下一节将要介绍的二元函数极限的定义中可以看出。

练习题1 点是某的聚点,请问聚拢到点的路径唯一吗? 唯一 不唯一 不唯一,聚点意味着可以聚拢,但并没有指明路径,实际上一般都有无数条路径。

的聚点为例,可以从左侧向聚拢,如下图左侧所示;也可以变化到右侧后,再从右侧向聚拢,如下图右侧所示。

从左侧向聚拢

变化到右侧后向聚拢

练习题2 点是某的聚点,是否一定有 一定 不一定 不一定。比如的聚点,此时;当然也是的聚点,此时
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