Введение

Математика — одна из самых древних наук. Она появилась из насущных нужд человека, когда возникла потребность в количественном отображении окружающего его мира.

Статус самостоятельной науки математика приобрела в Древней Греции примерно в VI в. до н. э. Все философские школы того времени включали математику в круг вопросов миросозерцания; строгий язык формальной логики (именно он стал языком математики) формировал уровень и строй мышления. В III в. до н. э. математика выделилась из философии, что отражено в "Началах" — эпохальном труде, прославившем в веках имя Евклида и заложившем фундамент классической геометрии. Более двух тысяч лет математику изучали по этой книге.

Много веков после этого математика практически не эволюционировала, XVII век стал эпохой ее бурного развития. Применение математики Галилеем и Кеплером в исследовании движения небесных тел привело к поразительным по тому времени открытиям — законам движения планет вокруг Солнца. Труды Декарта, Ньютона и Лейбница ознаменовали новый этап развития математики — появление математики переменных величин. Начинается период дифференциации единой науки на ряд самостоятельных математических наук: алгебру, математический анализ, аналитическую геометрию. В свою очередь это инициировало интенсивное развитие физики и астрономии.

Имена русских ученых занимают достойное место в истории развития математики: Н.И. Лобачевский (1792 — 1856), М.В. Остроградский (1801 — 1861), П. Л. Чебышев (1821 — 1894), А.А. Марков (1856 — 1922) и другие. Достижения современной математики во многом обусловлены трудами известных российских ученых: В. И. Арнольда, С. Н. Бернштейна, Л. В. Канторовича, А. Н. Колмогорова, И. Г. Петровского, Л. С. Понтрягина, Ю. В. Прохорова, А. Н. Тихонова и многих других.

Современная математика характеризуется интенсивным проникновением в другие науки, во многом этот процесс происходит благодаря разделению математики на ряд самостоятельных областей. Язык математики оказался универсальным, и это есть объективное отражение универсальности законов окружающего нас многообразного мира.

Экономика как наука об объективных причинах функционирования и развития общества еще со времен Адама Смита пользуется разнообразными количественными характеристиками, а потому вобрала в себя большое число математических методов. Современная экономика использует специальные методы оптимизации, составляющие основу математического программирования, теории игр, сетевого планирования, теории массового обслуживания и других прикладных наук.

Изучение математических дисциплин и их экономических приложений, составляющих основу актуальной экономической математики, позволит будущему специалисту не только приобрести необходимые базовые навыки, используемые в экономике, но и сформировать компоненты своего мышления: уровень, кругозор и культуру. Все это понадобится для успешной работы и для ориентации в будущей профессиональной деятельности.

Раздел I. ОСНОВЫ МАТЕМАТИКИ

Часть 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Математический анализ представляет собой основу всей высшей математики. Его содержание составляют дифференциальное и интегральное исчисления одной и нескольких переменных.

Глава 1. МНОЖЕСТВА

1.1. Множества. Основные обозначения. Операции над множествами

Понятие множества является одним из основных в математике. Система, семейство, совокупность — эти термины можно считать синонимами слова "множество". Множество можно определить как совокупность объектов, объединенных по определенному признаку. Например, множество зрителей в данном кинотеатре; множество студентов определенного учебного заведения; совокупность студентов, учащихся на "хорошо" и "отлично" в некоторой школе, совокупность коммерческих банков, имеющих уставный фонд не ниже 100 миллиардов рублей. Множество может содержать конечное или бесконечное число объектов.

Объекты, составляющие множество, называются его элементами или точками. Обычно множества обозначаются большими буквами, а входящие в них элементы — малыми буквами. Выражение "элемент х из множества Х" соответствует записи х Х (х принадлежит X); если же элемент х не входит в множество X, то это соответствует записи х Х (х не принадлежит X).

Пусть Х и Y — два множества. Тогда между ними можно определить следующие соотношения. Если оба множества состоят из одних и тех же элементов, то они совпадают, что соответствует записи X=Y. Если все элементы множества Х содержатся в множестве Y, то Х целиком содержится в Y, или Х Y (X является подмножеством множества Y). Если ни один элемент множества Х не содержится в Y, то, значит, и само множество X не содержится в Y, или X Y.

В математике используется понятие пустого множества, обозначаемого символом Ø. Это множество, в котором не содержится ни один элемент, и потому оно является подмножеством любого множества.

Введем также понятия суммы множеств и их пересечения. Суммой или объединением двух множеств Х и.Y называется совокупность элементов, входящих как в множество X, так и в множество Y. Сумма этих множеств обозначается X Y. Например, пусть Х — множество государственных предприятий с годовым оборотом не ниже S денежных единиц, а Y — множество негосударственных предприятий с тем же порогом годового оборота; тогда Х Y будет множеством всех предприятий с указанным нижним ограничением S.

Отметим, что добавление пустого множества Ø к любому множеству Х не меняет этого множества, т.е.

Х Ø = Х.

Пересечением множеств Х и Y (или их общей частью) является совокупность элементов, входящих как в множество X, так и в множество Y; это множество обозначается Х Y. Например, если Х — это множество предприятий с годовым оборотом Т не ниже s, а Y — совокупность предприятий с годовым оборотом не более S, причем s < S, то в пересечение Х Y войдут объекты с годовым оборотом T, удовлетворяющим неравенству

s ≤ T ≤ S.

Отсутствие элементов со свойствами множеств Х и У одновременно означает, что пересечение этих множеств представляет собой пустое множество Ø. Схематически пересечение двух множеств показано на рис. 1.1 (заштрихованная область).

Рис. 1.1

Разностью множеств Х и Y называется множество Z, содержащее все элементы множества X, не содержащиеся в Y; эта разность обозначается Z = Х \ Y.

В общем случае сложение и пересечение определяются для любого конечного числа множеств путем последовательного попарного проведения соответствующих операций.

В математических формулировках довольно часто используются отдельные предложения и слова, так что при их записи целесообразно употреблять экономную логическую символику. Вместо выражения "любое х из множества X" употребима запись , где перевернутая латинская буква взята от начала английского слова Any — любой. Аналогично вместо выражения "существует элемент х из множества X" кратко пишут: , где перевернутая латинская буква является начальной в английском слове Existence — существование.