高等应用数学
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1.1.1 绝对值、区间与邻域

1.绝对值

定义1 实数a的绝对值规定为

绝对值的几何意义:表示数轴上的点到原点的距离.

绝对值的性质:

(1)-|a|≤|a|≤|a|;

(2)|x|<ε⇔-ε<x<ε,|x|≤ε⇔-ε≤x≤ε(ε>0);

(3)|x|>N⇔x>N或x<-N,|x|≥N⇔x≥N或x≤-N(N>0).

设a,b为任意实数,则有如下运算规律:

(1)|ab|=|a|·|b|;

(2)

(3)|a|-|b|≤|a±b|≤|a|+|b|.

2.区间

数集{x|a<x<b}称为开区间,记作(a,b).它在数轴上表示点a与点b之间的线段,但不包括端点a和b;

数集{x|a≤x≤b}称为闭区间,记作[a,b].它在数轴上表示点a与点b之间的线段,包括端点a和b.

还有其他类型的区间,其中半开半闭区间有:

数集{x|a<x≤b}记作(a,b];数集{x|a≤x<b}记作[a,b).

无穷区间有:

数集{x|x>a}或{x|x≥a}记作(a,+∞)或[a,+∞);数集{x|x<b}或{x|x≤b}记作(-∞,b)或(-∞,b].

数集{x|x为任意实数}记作(-∞,+∞).

3.邻域

定义2 数轴上以点a为中心,以任一正数δ为半径的任何开区间(a-δ,a+δ)称为以点a为中心以δ为半径的邻域,记作U(a,δ),即

U(a,δ)={x|a-δ<x<a+δ} 或 U(a,δ)={x|x-a<δ}.

领域的几何意义:如图1-1所示,表示与点a距离小于δ的一切点x的全体.

(a,δ)={x|0<|x-a|<δ}称为点a的去心δ邻域,即在邻域U(a,δ)中除去点a.

图 1-1

例1 将邻域U(-1,3)表示成开区间.

解 邻域U(-1,3)表示到点-1的距离小于3的一切点x的全体,即

|x-(-1)|<3,

去绝对值,得

-3<x+1<3,

-4<x<2,

表示成开区间为(-4,2).

例2 将去心邻域(2,0.05)表示成开区间.

解 去心邻域(2,0.05)表示到点2的距离小于0.05且不包括点2的一切点x的全体,即

|x-2|<0.05,且x≠2,

去绝对值,得

-0.05<x-2<0.05,且x≠2,

1.95<x<2 或 2<x<2.05,

表示成区间为(1.95,2)∪(2,2.05).