浅谈中学数学中极限思想的应用
1极限思想
极限思想是指用极限概念分析问题和解决问题的一种数学思想,是近代
数学的一种重要思想.简单地说极限思想即是用无限逼近的方式从有限中认识无
限,用无限去探求有限,从近似中认识精确,用极限去逼近准确,从量变中认识质
变的思想.
1.1极限思想的产生
与一切科学的思想方法一样,极限思想也是社会实践的产物.极限思想可以
追溯到古代,刘徽的“割圆术”就是建立在直观基础上的一种原始的极限思想的
应用;古希腊人的穷竭法也蕴含了极限思想,他们借助间接证法——归谬法来完
成了有关的证明.16世纪,荷兰数学家斯泰文改进了古希腊人的穷竭法,他借助
几何直观,大胆地运用极限思想思考问题,放弃了归缪法的证明.如此,他就在
无意中指出了把极限方法发展成为一个实用概念的方向.
1.2极限思想的发展与完善
极限思想的进一步发展和完善是与微积分紧密相联系的.16世纪欧洲的处
于资本主义萌芽时期,生产力得到极大的发展,生产和技术中大量的问题只用初
等数学的方法已无法解决,为了解决这些问题,科学家们开始专心研究促进技术
革新.在这样的社会背景下,牛顿和莱布尼茨以无穷小量为基础建立了微积分,
微积分的建立极大的促进了极限思想的发展.
到了19世纪,法国数学家柯西在前人工作的基础上,比较完整地阐述了极
限概念及其理论.为了排除极限概念中的直观痕迹,德国数学家维尔斯特拉斯提
出了极限的静态的定义,给微积分提供了严格的理论基础.所谓n?A,就是指
“如果对任何?,总存在自然数,使得当时,不等式n?A??恒成
?0Nn?N
立”.
这个定义,借助不等式,通过和之间的关系,定量地、具体地刻划了两?
N
个“无限过程”之间的联系.因此,这样的定义是严格的,可以作为科学论证的
基础,至今仍在数学分析书籍中使用.
1.3中学数学中的极限思想
极限思想并非只出现在高等数学中.在中学数学里也有很多方面体现了极限
思想,其中最典型的就是在求圆面积时候的用到分割法.在初高中时我们只知道
圆的面积公式:?2(R为圆的半径).其实,深入探究会发现圆面积的计算
S?R
就是运用极限的思想得出的.
在学圆的面积之前,我们只学过三角形和常规的四边形的面积计算,那么我
们如何把圆的面积化为求三角形或者四边形的面积呢?
如图1-1是一个以为半径的圆,我们给这个圆作条半径,如图1-2
ROOn
所示.
A
8
A
7A
n
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6
A
1
A
5