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给定f(x)=2x³+5,求满足ε-δ条件的δ值(ε=0.2)

求解ε-δ问题:给定f(x)=2x³+5,找δ使得0<|x+1|<δ时|f(x)-3|<0.2

嘿,我来帮你一步步拆解这个ε-δ的问题,其实核心就是把目标不等式转化为和|x+1|相关的约束,咱们慢慢来:

第一步:简化目标不等式

首先,先把要满足的不等式|(2x³ + 5) - 3| < 0.2简化一下:

  • 先计算括号里的部分:(2x³ +5) -3 = 2x³ +2 = 2(x³ +1)
  • 对x³ +1用立方和公式因式分解:x³ +1 = (x+1)(x² -x +1)
  • 代入后不等式变成:2|x+1||x² -x +1| < 0.2,两边除以2得到:
    |x+1|·|x² -x +1| < 0.1

第二步:给|x+1|设定初步范围(限制δ的上限)

因为我们关注的是x趋近于-1的情况,所以可以先给|x+1|设一个简单的上限,比如让δ ≤ 1,这样|x+1| < 1意味着-2 < x < 0。在这个区间里,我们可以找到|x² -x +1|的最大值,把这个二次式替换成一个常数,方便后续计算。

第三步:计算|x² -x +1|在区间(-2,0)的上界

二次函数x² -x +1开口向上,对称轴是x=0.5,在区间(-2,0)上函数单调递减:

  • 当x=-2时,值为(-2)² - (-2) +1 = 4+2+1=7
  • 当x=0时,值为0 -0 +1=1
    所以在|x+1|<1的范围内,|x² -x +1| ≤7(这个函数在区间内都是正数,绝对值可以直接去掉)。

第四步:解出|x+1|的具体范围

把|x² -x +1| ≤7代入之前的不等式|x+1|·|x² -x +1| <0.1,得到:
|x+1|·7 <0.1 → |x+1| < 0.1/7 = 1/70 ≈0.0143

第五步:确定最终的δ值

我们之前假设了δ ≤1,现在又得到|x+1|<1/70,所以最终的δ要取这两个值中的较小者,也就是:
δ = min(1, 1/70) = 1/70

验证一下

当0<|x+1|<1/70时,因为1/70 <1,所以|x² -x +1| ≤7,代入原式:
|(2x³+5)-3|=2|x+1||x² -x +1| <2*(1/70)*7= 2*(1/10)=0.2
完全满足题目要求的条件。

内容的提问来源于stack exchange,提问作者Itsnhantransitive

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最近更新时间:2026.05.19 04:09:25