解決済み

数学の質問です。

教科書に、


limxaf(x)=α,limxag(x)=β\lim_{x \to a} f(x)=\alpha,\lim_{x \to a} g(x)=\betaとする。

1 x=ax=aの近くで常にf(x)g(x)f(x) \leqq g(x)ならばαβ\alpha \leqq \beta

(以下略)(挟み撃ちの原理に就いて書かれて居ました)


とあったのですが、「x=ax=aの近くで」と言うのはどう言う意味でしょうか?どの位近ければ良いのでしょうか?今まで、数学は厳密なものだと思って居たので、この様な曖昧な書き方に結構衝撃を受けて居ます、、、

回答宜しくお願いします。

補足

教科書に、


x=ax=aの近くで」を「十分大きいxxで」と読み替えると、xx \to \inftyの時にも成り立つ。


とも書いてあったのですが、↑の質問と同じ様に「十分大きいxxで」とはどの位xxが大きければ良いのでしょうか?


何か、色々混乱して来ました、、、

ベストアンサー

ベストアンサー

「十分近くで〜が成り立つ」のような主張は “存在性” に関する主張です。存在性だけ主張して,「どれくらい近くなければならないか」という具体的情報については何も述べません。



厳密に定義するなら,「x=ax = a の十分近くで f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つ」とは次のことを意味します:


「定数 δ>0\delta > 0 が存在し,区間 (aδ,a+δ)(a - \delta, a + \delta) 上の任意の点 xx において f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つ」


f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) を成立させるために δ\delta が具体的にどれくらい小さくあるべきかは分かりません。が,ともかくも,ある正の幅をもつ区間 (aδ,a+δ)(a - \delta, a + \delta) 上では必ず f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つことを主張します。



同様に「十分大きな xx に対して f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つ」も,ある定数の存在について主張します:


「定数 α\alpha が存在し,区間 (α,)(\alpha, \infty) 上の任意の点 xx において f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つ」


こちらも α\alpha がどれくらい大きくあるべきかは分かりませんが,ある半直線 (α,)(\alpha, \infty) 上では必ず f(x)g(x)f(x) \leqq g(x) が成り立つことを主張します。



極限の議論などをするときは,δ\deltaα\alpha の具体値はどうでもよく,ただそれの存在することだけが大事な場合がよくあります。「十分近くで」や「十分大きな」といえば,δ\deltaα\alpha のような変数を一々もち出さずに済むので,簡便です。余計な具体性を排して議論するための便利な言い回しといえます。


返信(3件)

回答ありがとうございます。

「極限の議論などをするときは,具体値はどうでもよく,ただそれの存在することだけが大事な場合がよくあります。「十分近くで」や「十分大きな」といえば,変数を一々もち出さずに済むので,簡便です。余計な具体性を排して議論するための便利な言い回しといえます。」

→初めて知りました!そう言う意味だったのですね。

重箱の隅を突く様な質問で申し訳ないのですが、なぜ数学では「近い」と言う言葉を採用したのでしょうか?「近い」と言うのは人それぞれ違う感覚を持って居ますよね?kagomekagomeさんの理屈は分かったのですが、数学で「近い」と言う言葉を採用したのが不思議です、、、他の変数を持ち出さないながらも、その存在性を表せる他の言葉を採用すれば良かったのでは?と思います。

1.41.42\sqrt{2} に近い」と言うと「いや,大して近くない」という異論も出てくるかも知れません。しかし,「区間 (1.4,1.5)(1.4,1.5) 上の点よりも (1.41,1.42)(1.41,1.42) 上の点の方が 2\sqrt{2} に近い」と言えば,だれも反論しないと思います。


「十分近くで」など言うときの「近い」は後者の意味での「近い」です。


後者の「近い」は,抽象的に定義された数学的概念なので,日常的場面で使う「近い」とは少しギャップを感じますが,しいてこの概念へ日本語を当てるならやはり「近い」という言葉が採用されるかな,と思います。


中々難しいですね、、、

ありがとうございました!

質問者からのお礼コメント

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ありがとうございます!

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