Калужский филиал МГТУ им. Н.Э.Баумана

Кафедра высшей математики

Математический анализ Краткий курс лекций

Составитель Ю.В.Обрубов

Калуга - 2012

Введение в математический анализ.

Действительные числа. Переменные и постоянные величины.

Одним из основных понятий математики является число. Положительные числа 1,2,3, … , которые получаются при счете, называются натуральными. Числа … -3,-2,-1,0,1,2,3,… называют целыми. Числа, которые могут быть представлены в виде конечного отношения двух целых чисел () называютсярациональными. К ним относятся целые и дробные, положительные и отрицательные числа. Числа, которые представляются бесконечными непериодическими дробями называются иррациональными. Примерами иррациональных чисел служат,. В множестве иррациональных чисел выделяюттрансцендентные числа. Это числа, которые являются результатом неалгебраических действий. Наиболее известными из них являются число и неперово число. Числа рациональные и иррациональные называютсядействительными. Действительные числа изображаются точками на числовой оси. Каждой точке на числовой оси соответствует одно единственное действительное число и, наоборот, каждому действительному числу соответствует единственная точка числовой оси. Таким образом, между действительными числами и точками числовой прямой установлено взаимно-однозначное соответствие. Это дает возможность равнозначно употреблять термины “число а” и “точка а”.

В процессе изучения различных физических, экономических, социальных процессов часто приходится иметь дело с величинами, представляющими численные значения параметров исследуемых явлений. При этом одни из них изменяются, а другие сохраняют свои значения.

Переменнойназывается величина, которая принимает различные численные значения. Величина, численное значение которой не изменяется в данной задаче или эксперименте называетсяпостоянной.Переменные величины обычно обозначают латинскими буквамиа постоянные.

Переменная величина считается заданной, если известно множество значений, которые она может принимать. Это множество называется областью изменения переменной.

Существуют различные виды множеств значений числовой переменной величины.

Интерваломназывается множество значений х, заключенных между числамиaиb, при этом числаaиbне принадлежат рассматриваемому множеству. Интервал обозначают: (a,b);a<x<b.

Отрезкомназывается множество значений х, заключенных между числами а иb, при этом числа а иbпринадлежат рассматриваемому множеству. Отрезок обозначают [a,b] ,a≤x≤b.

Множество всех действительных чисел является открытым интервалом. Обозначается : ( - ∞,+ ∞ ), -∞ <х <+∞, R.

Окрестностью точки х₀называется произвольный интервал ( а,b), содержащий точку х₀, все точки этого интервала удовлетворяют неравенствуa<x<b.

ε - окрестностью точки аназывается интервал с центром в точке а, удовлетворяющий неравенствуa–ε<x<a+ ε. Обозначают ε(а), здесь – называется радиусом окрестности, -центром окрестности.

Функция. Основные определения и понятия.

Функция является одним из основных понятий математического анализа. Пусть Х и У произвольные множества действительных чисел.

Если каждому числу х Х по некоторому правилу или закону постав-лено в соответствие единственное вполне определенное действительное число уУ, то говорят, что заданафункцияс областью определения Х и множеством значений У. Обозначают у =f(х). Переменная величина х называетсяаргументомфункции.

В определении функции существенны два момента: указание области определения и установление закона соответствия.

Областью определения или областью существованияфункции называется множество значений аргумента при которых функция существует, то есть имеет смысл.

Областью измененияфункции называется множество значений у, которые он принимает при допустимых значениях х.

Способы задания функции.

1. Аналитический способ задания функции.

При этом способе задания функции закон соответствия записывается в виде формулы (аналитического выражения), указывающей посредством каких математических преобразований по известному значению аргумента х можно найти соответствующее значение у.

Функция может быть задана одним аналитическим выражением на всей своей области определения или представлять совокупность нескольких аналитических выражений.

Например: у = sin (x² + 1)

2. Табличный способ задания функции

В результате непосредственного наблюдения или экспериментального изучения какого-либо явления или процесса в определенном порядке выписываются значения аргумента х и соответствующие им значения у.

x	X1	X2	x3	…	xn
y	Y1	Y2	y3	…	yn

Эта таблица определяет функцию у от х.

Примером табличного способа задания функции могут служить таблицы тригонометрических функций, таблицы логарифмов, даты и курсы валют, температура и влажность воздуха и т.д.

3. Графический способ задания функции.

Графический способ задания функции состоит в изображении на координатной плоскости точек ( х, у ) посредством технических устройств. Графическим способом задания функции в математическом анализе не пользуются, но к графической иллюстрации аналитически заданных функций прибегают всегда.