引言
一幅未来宇宙飞船在深空中高速飞行的图片。
图 2.1 美国国家航空航天局(NASA)对人类探索遥远宇宙的愿景,展现了高速太空旅行的理念。但是,宇宙飞船的速度是否存在极限?(图片来源:NASA)

引言

科幻作家常常幻想宇宙飞船飞往遥远星系中的行星。然而早在1905年,爱因斯坦就指出,任何物体的运动速度都存在极限。这是因为物体运动越快,所获得的质量(以能量的形式)就越大,二者的关系由如下方程描述:

m = m 0 1 − v 2 c 2 , m = m 0 1 − v 2 c 2 ,

其中 m0 为物体的静止质量,v 为其速率,c 为光速。那么,这一速度极限究竟是多少?(我们将在例 2.12中进一步讨论此问题。)

极限的概念是整个微积分的核心。本章首先阐明极限为何如此重要,继而介绍如何求函数在给定点处的极限。并非所有函数在每一点都存在极限——我们将讨论其含义,以及如何判断某点处极限是否存在。本章以直观、非形式化的方式展开叙述,但直观理解往往不足以严格证明涉及极限的数学命题。故本章最后一节给出极限的精确定义,并展示如何严格证明极限的存在性。