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那些年我們學(xué)過的數(shù)學(xué):夾逼定理,理科生一輩子也忘不掉的定理


今天,老師帶大家回顧一個有名的定理——三明治定理(又名夾逼定理)。

要說這個定理,很多理科生很快就想起當年的數(shù)學(xué)課堂:

“同學(xué)們,我們來講一講新的知識點,夾逼準則”,老師話音剛落,還在美夢中的的前桌突然驚起,然后如同大風(fēng)卷起了駭浪,睡著的同學(xué)都睜開了朦朧的眼睛。大家議論紛紛。

“什么定理?我沒聽錯吧!”男生們天真的笑容上帶著一些邪惡,女生們則面紅耳赤。同學(xué)們馬上回想起來曾經(jīng)被馬勒戈壁(費馬定理,泰勒公式,拉格朗日定理,羅必達法則的簡稱)統(tǒng)治的恐懼。

不多說了,為什么會出現(xiàn)這個定理?怎么會起個這么污的名字?

老師查了很多材料,只知道它是最早是阿基米德等人用來計算圓周率的公式,后來由高斯研究,最后發(fā)展成現(xiàn)在的規(guī)則。除了這兩個稱號外,它還有許多叫法:夾擠定理、兩邊夾定理、迫斂法、兩個警察和醉囚犯定理等,不得不說起名字的人腦洞是真的大。

說了這么多,到底這個公式是什么我們都不知道,我們還是來具體了解一下吧!

夾逼定理,簡單的說,其實就是高中的縮放法和大學(xué)的極限思想的融會貫通。更通俗一點,就是你的哥哥(姐姐)和弟弟(妹妹)都在同一天出生的,那么證明你也是那天出生,并且你們是三胞胎。

我們先來看一個例子,再給出夾逼定理的定義。

首先在圖像上畫出下面的三兄弟:

它們是有前后關(guān)系的,其中h是老大,g是老二,f最小,是老三。三個人雖然都是一個胎生(坐標軸),但是性格差異太大,不過還是有一些共同點的。

為了找出這個共同點,我們?nèi)≡趚=2這點處的極限(就是函數(shù)無限靠近2這個數(shù)字的數(shù)值)。我們先來計算函數(shù)h(x)和函數(shù)f(x),由圖像可以觀察到,在x=2處的極限值就等于該點的函數(shù)值,于是我們可以得到:

然后我們計算出了這個共同點,就是點F(2,1)。細心的數(shù)學(xué)學(xué)霸就要問了,這個g的極限值為什么不算呢?接下來就是我們要將的主角——夾逼定理:

雖然夾逼定理這個名字簡單好記,但是它所解決的題目,都是那種兇神惡煞、人人喊打的變態(tài)題,運用這個公式,就可以牢牢地將對手無情地夾在兩腿中,進行蹂躪,最后得出正確的結(jié)論!

我們來看一個例子,大家可以轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動大腦思考:

首先,我們在空格上寫一個“解”字,然后,我們把公式列出,之后,我們就可以發(fā)呆了,出題老師在哪我想打他一頓。莫要急,當遇到這種題的時候,趕快找老大和老三。首先這個和有n項,我們比較它們每一項的大小,就能知道:原來老大和老三一直沒有離開!

老大在,我們求勝的心似乎更足了?,F(xiàn)在,我們把每一項都看作h,然后每一項都看作f,這樣就形成了三個函數(shù)的關(guān)系式(使用縮放法)

兄弟齊心,其利斷金,極限神馬的,前來應(yīng)戰(zhàn)吧!

對上式的左右兩端取極限,得到數(shù)值是1,由夾逼準則然后得出,原極限也是1,結(jié)束。

下面兩組圖是使用這個定理的經(jīng)典極限(令x趨于0),同學(xué)們你們看出來了嗎?

今天的知識點介紹就到這,相信很多理科生一輩子也忘不掉吧。歡迎大家在下方留言討論。
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