Let ε > 0 \varepsilon >0 ε > 0 be fixed. We may assume that ε ⩽ 1 2 \varepsilon \leqslant \frac{1}{2} ε ⩽ 2 1 , otherwise we take δ \delta δ for ε = 1 2 \varepsilon =\frac{1}{2} ε = 2 1 . Solve
∣ 1 2 x 2 − x + 1 − 1 ∣ < ε ⇔ ∣ x 2 − 2 x ∣ < 2 ε ⇔ ⇔ { x 2 − 2 x − 2 ε < 0 x 2 − 2 δ δ x + 2 ε > 0 ⇔ { x ∈ ( 1 − 1 + 2 ε , 1 + 1 + 2 ε ) x ∈ ( − ∞ , 1 − 1 − 2 ε ) ∪ ( 1 + 1 − 2 ε , + ∞ ) \left| \frac{1}{2}x^2-x+1-1 \right|<\varepsilon \Leftrightarrow \left| x^2-2x \right|<2\varepsilon \Leftrightarrow \\\Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{c} x^2-2x-2\varepsilon <0\\ x^2-2\delta δ x+2\varepsilon >0\\\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{c} x\in \left( 1-\sqrt{1+2\varepsilon},1+\sqrt{1+2\varepsilon} \right)\\ x\in \left( -\infty ,1-\sqrt{1-2\varepsilon} \right) \cup \left( 1+\sqrt{1-2\varepsilon},+\infty \right)\\\end{array} \right. ∣ ∣ 2 1 x 2 − x + 1 − 1 ∣ ∣ < ε ⇔ ∣ ∣ x 2 − 2 x ∣ ∣ < 2 ε ⇔ ⇔ { x 2 − 2 x − 2 ε < 0 x 2 − 2 δδ x + 2 ε > 0 ⇔ { x ∈ ( 1 − 1 + 2 ε , 1 + 1 + 2 ε ) x ∈ ( − ∞ , 1 − 1 − 2 ε ) ∪ ( 1 + 1 − 2 ε , + ∞ )
Thus
x ∈ ( 1 + 1 − 2 ε , 1 + 1 + 2 ε ) ⇒ ∣ 1 2 x 2 − x + 1 − 1 ∣ < ε x\in \left( 1+\sqrt{1-2\varepsilon},1+\sqrt{1+2\varepsilon} \right) \Rightarrow \left| \frac{1}{2}x^2-x+1-1 \right|<\varepsilon x ∈ ( 1 + 1 − 2 ε , 1 + 1 + 2 ε ) ⇒ ∣ ∣ 2 1 x 2 − x + 1 − 1 ∣ ∣ < ε
Let δ = min ( 1 + 2 ε − 1 , 1 − 1 − 2 ε ) > 0 \delta =\min \left( \sqrt{1+2\varepsilon}-1,1-\sqrt{1-2\varepsilon} \right) >0 δ = min ( 1 + 2 ε − 1 , 1 − 1 − 2 ε ) > 0
Then x ∈ ( 2 − δ , 2 + δ ) ⇒ ∣ 1 2 x 2 − x + 1 − 1 ∣ < ε x\in \left( 2-\delta ,2+\delta \right) \Rightarrow \left| \frac{1}{2}x^2-x+1-1 \right|<\varepsilon x ∈ ( 2 − δ , 2 + δ ) ⇒ ∣ ∣ 2 1 x 2 − x + 1 − 1 ∣ ∣ < ε
which by the definition proves
lim x → 2 ( 1 2 x 2 − x + 1 ) = 1 \underset{x\rightarrow 2}{\lim}\left( \frac{1}{2}x^2-x+1 \right) =1 x → 2 lim ( 2 1 x 2 − x + 1 ) = 1
Comments