![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
Введение в мат. анализ
.pdf![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA51x1.jpg)
51
3.2) |
|
, |
нечетное, |
|
|
|
. |
Графики функций: |
||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
|
|
|
|
; нечетная; строго на ; не ограничена; не |
||||||||
периодическая. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3) |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
. Графики функций: |
|||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства |
: |
четное |
, |
|
; общего вида; строго |
на ; |
|
ограничена снизу; не периодическая. |
|
|
|
|
|
||
нечетное |
|
, |
; нечетная; строго |
на |
и строго |
на |
|
; не ограничена; не периодическая. |
|
|
|
|
|||
4) |
иррациональное число: |
|
. |
|
|
|
|
4.1) |
, |
. Графики функций: |
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
; общего вида; строго на ; ограничена |
снизу; не периодическая. |
|
||
4.2) |
, |
. Графики функций: |
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA52x1.jpg)
52
Свойства |
: |
, |
; общего вида; строго на ; ограничена |
снизу; не периодическая. |
|
|
Замечание. Частным случаем степенной функции является тождественная функция
. Обозначение тождественной функции: . Таким образом:
.
3. Показательная функция: |
, |
|
|
|
фиксированное число: |
|
. |
|
|
Для любой показательной функции |
выполняется равенство: |
. |
||
График показательной функции: |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
|
; общего вида; ограничена снизу; не |
|||
периодическая; если |
, то |
|
строго |
на ; если |
, то |
строго на . |
|
4. Логарифмическая функция: |
|
, |
|
|
|
||
фиксированное число: |
|
|
. |
|
|
||
Для любой логарифмической функции |
выполняется равенство: |
. |
|||||
График логарифмической функции: |
|
|
|
|
Логарифмическая функция является обратной к показательной функции:
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA53x1.jpg)
53
.
График логарифмической функции можно получить из графика показательной функции симметричным отражением относительно биссектрисы 1-го и 3-го координатных углов.
Свойства |
: |
, |
; общего вида; не ограничена; не периодическая; |
||||
если |
, то |
строго на |
; если |
, то |
строго |
на . |
|
5. Тригонометрические функции: |
|
, |
, |
, |
. |
||
1) функции: |
, |
. |
Графики этих функций: |
|
Свойства |
: |
, |
|
|
; нечетная; ограничена; периодическая с |
|
||||||
; |
строго |
на |
|
|
|
|
, |
; строго на |
|
|
, |
. |
|
|
|
|
|||||||||
Свойства |
: |
, |
|
|
; четная; ограничена; периодическая с |
; |
||||||
строго |
на |
|
|
|
, ; строго |
на |
, . |
|
||||
2) функции: |
, |
|
|
. Графики этих функций: |
|
|
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA54x1.jpg)
54
Свойства |
: |
|
|
|
|
|
|
, |
|
; нечетная; не ограничена; |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
периодическая с |
; строго на |
|
|
|
|
|
, |
. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Свойства |
: |
|
, |
|
|
; нечетная; не ограничена; периодическая |
||||||||||||||
с |
; строго |
на |
, . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
6. Обратные тригонометрические функции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Функция |
|
строго монотонна |
на промежутке |
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Следовательно, сужение функции на этот промежуток |
имеет обратную функцию |
|||||||||||||||||||
|
, которая называется |
арксинус |
. Обозначение: |
или |
. |
|
|
|||||||||||||
|
Функция |
|
строго монотонна |
на промежутке |
. |
|
||||||||||||||
Следовательно, сужение функции на этот промежуток |
имеет обратную функцию |
|||||||||||||||||||
|
, которая называется |
арккосинус . |
Обозначение: |
или |
. |
|||||||||||||||
|
Функция |
|
строго монотонна |
на промежутке |
|
|
|
. |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Следовательно, сужение функции на этот промежуток |
имеет обратную функцию |
|||||||||||||||||||
|
, которая называется |
арктангенс . |
Обозначение: |
или |
. |
|
|
|||||||||||||
|
Функция |
|
строго монотонна |
на промежутке |
. |
|
||||||||||||||
Следовательно, сужение функции на этот промежуток |
имеет обратную функцию |
|||||||||||||||||||
|
, которая называется |
арккотангенс |
. Обозначение: |
или |
. |
|||||||||||||||
|
Таким образом, определены обратные тригонометрические функции: |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
, |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Графики этих функций получаются из графиков тригонометрических функций симметричным отражением относительно биссектрисы 1-го и 3-го координатных углов.
1) : 2) :
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA55x1.jpg)
55
Свойства |
: |
, |
|
|
|
; общего вида; ограничена; не |
|
|
|||||
периодическая; |
строго |
на . |
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
|
|
; общего вида; ограничена; не |
|
периодическая; |
строго |
на . |
|
|
|
|
3) |
: |
|
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
|
|
|
; общего вида; ограничена; не |
|
|
|||||
периодическая; |
строго |
на . |
|
|
|
|
4) |
: |
|
|
|
|
|
Свойства |
: |
, |
; общего вида; ограничена; не |
периодическая; строго |
|
на . |
|
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA56x1.jpg)
56
Обратные тригонометрические функции связаны следующими соотношениями:
, .
§8. Классы элементарных функций.
Понятие сложной функции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Пусть заданы функции: |
|
|
|
|
и |
, т.е. |
|
|
|
|
и |
. |
|||||||||||||||||
Тогда определена «сквозная» функция: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
«функция от функции». |
||||||||||
Функция |
|
|
называется сложной функцией, являющейся композицией (суперпозицией) |
||||||||||||||||||||||||||
функций |
|
|
и . Обозначение: |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
При этом |
|
|
называется внутренней функцией, а |
|
|
|
|
внешней функцией композиции. |
|||||||||||||||||||||
Если рассмотреть композицию функций в другом порядке: |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, т.е. |
|
|
|
|
, |
|
|||||||
то получаем сложную функцию |
|
|
|
|
. Здесь |
|
|
|
|
внутренняя, а |
внешняя |
||||||||||||||||||
функция композиции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Примеры. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внешняя функция, а |
|
|
|
|
|
внутренняя функция. |
|||||||||||||||
2) |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
|||||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внутренняя функция, а |
|
|
|
|
|
внешняя функция. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
|
|||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
внешняя функция, а |
|
|
|
|
|
внутренняя функция. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
||||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
внутренняя функция, а |
|
|
|
|
|
внешняя функция. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
5) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внешняя функция, а |
|
|
|
внутренняя функция. |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
6) |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внутренняя функция, а |
|
|
|
|
|
внешняя функция. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
7) |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внешняя функция, а |
|
|
|
|
|
внутренняя функция. |
|||||||||||||||
8) |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
; |
|
|||||||||
здесь |
|
|
|
|
|
|
|
внутренняя функция, а |
|
|
|
|
|
|
|
внешняя функция. |
57
Замечание. Если область определения |
функции |
и (или) область значений |
||||
функции |
не заданы, то для корректного определения сложной функции нужно |
|||||
следить за выполнением условия: |
|
, т.е. |
. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Например, если |
, |
|
|
, то сложная функция |
||
вообще нигде не определена. |
|
|
|
|
|
Если две функции взаимно-обратны, то их композиция равна тождественной
функции: |
|
и |
|
|
|
|
, |
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||||
или иначе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Например: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|||||||||
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|||||||||
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
; |
|||||||||
|
|
|
|
, |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Композиция функций иногда может быть выражена и через другие функции. |
|||||||||||||||||||||||||||
Например: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Сложная функция может быть композицией не только 2-х, но и 3-х, 4-х и т.д. |
|||||||||||||||||||||||||||
функций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
композиция 3-х функций, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
композиция 4-х функций и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Например: |
|
|
|
|
|
|
|
|
композиция 3-х функций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
композиция 5-ти функций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
, |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Классы элементарных функций. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Определение. Функция |
|
|
|
|
называется элементарной, если она получена из |
||||||||||||||||||||||
основных элементарных функций ( |
|
) с помощью конечного числа действий сложения, |
вычитания, умножения, деления и композиций этих функций.
Наиболее важные из элементарных функций объединены в классы. Основные классы элементарных функций:
-многочлены (целые рациональные функции);
-дробно - рациональные функции;
-алгебраические функции;
-трансцендентные функции.
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA58x1.jpg)
58
Определение. Многочленом (целой рациональной функцией) степени |
|
|||
называется функция вида: |
|
, где |
, |
|
, , …, |
действительные числа, |
. |
|
|
В частности, многочленами являются: |
|
|
||
- постоянная функция |
многочлен нулевой степени; |
|
||
- линейная функция |
|
многочлен первой степени; |
|
|
- квадратичная функция |
|
многочлен второй степени. |
|
Многочлен представляет собой сумму постоянной функции и степенных функций с натуральными показателями и с произвольными коэффициентами. Поэтому любой многочлен может быть задан с помощью конечного числа действий сложения, вычитания и умножения.
Композиция многочленов также является многочленом.
Определение. Рациональной (дробно - рациональной) функцией называется отношение 2-х многочленов:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, где |
, |
, |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Многочлен является частным случаем рациональной функции при |
|
. |
||||||||||
В частности, рациональной функцией являются дробно-линейные функции: |
||||||||||||
|
|
, |
, |
|
, |
. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||||
Любая рациональная функция |
|
может быть задана с помощью конечного |
числа действий сложения, вычитания, умножения и деления.
Композиция рациональных функций также является рациональной функцией.
Определение. Алгебраической функцией называется любая элементарная функция, которая может быть задана с помощью конечного числа действий сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень с целым показателем и извлечения корня (т.е. возведения в степень с дробным показателем).
Таким образом, в записи алгебраической функции могут встретиться и радикалы , т.е. иррациональные выражения.
Композиция алгебраических функций также является алгебраической функцией. Рациональная функция является частным случаем алгебраической функции. Примеры алгебраических функций:
; |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение. Любая элементарная функция, которая не является алгебраической,
называется трансцендентной.
![](/html/2706/242/html_T2_IOgzj2Q.qQbM/htmlconvd-8EUOQA59x1.jpg)
59
В частности, любая показательная, логарифмическая, степенная с иррациональным показателем, тригонометрическая и обратная тригонометрическая функции являются
трансцендентными функциями.
Всевозможные композиции этих функций также могут быть трансцендентными функциями.
Примеры трансцендентных функций:
, |
|
, |
|
. |
|
|
Ктрансцендентным функциям относятся также гиперболические функции:
-гиперболический синус,
-гиперболический косинус,
- гиперболический тангенс и |
|
- гиперболический котангенс. |
|
Таким образом, любая элементарная функция относится либо к классу
алгебраических, либо к классу трансцендентных функций.
В математическом анализе кроме элементарных функций встречаются и функции, которые не являются элементарными. К их числу относятся функции:
-(знак числа),
-(целая часть числа),
-(дробная часть числа),
-(функция Дирихле) и многие другие.
Неэлементарность этих функций будет доказана в следующих главах.
Кроме того, все функции вида: |
|
как правило, не являются |
|
|
|||
|
|
||
элементарными. |
|
|
|
Например, функция: |
не элементарна (график этой |
функции приведен в §4). Но встречаются среди таких функций и исключения.
Например, функция модуль числа: |
если |
является элементарной, т.к. |
||||||
если |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
является композицией элементарных функций |
|
|
и |
. |
||
|
|
|
|
60
Глава 3. Предел последовательности.
Содержание
§ 1. |
Понятие предела последовательности……………………………….. |
61 |
§ 2. |
Простейшие свойства.. ……………………………………………………….. |
64 |
§ 3. |
Бесконечно малые величины.…………………………………………….. |
65 |
§ 4. Свойства бесконечно малых величин..………………………………… |
66 |
|
§ 5. Арифметические действия с пределами..…………………………… |
68 |
|
§ 6. |
Бесконечно большие величины..………………………………………… |
71 |
§7. Неопределенные выражения ..……………………………………………. 74
§8. Свойства пределов, связанные с неравенствами.………………. 77
§9. Монотонные последовательности………………………..…………….. 80
§ 10. Общий признак сходимости.. ……………………………………………… 83
§ 11. Дополнение…………………………………………………………………………… 84