Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лекцииматан Copy

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
700.37 Кб
Скачать

Числом

 

е

называют

 

предел

ограниченной

 

монотонной

последовательности { x

}, где x

=

1 +

1

n+1

, т.е. lim

1 +

1

n+1

= e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

n→∞

n

 

 

 

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Замечание: из этого определения следует, что предел lim 1

+

 

 

= e

 

 

 

1 n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

 

 

 

 

 

1

n

 

1

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

e = lim 1

+

 

 

= lim 1

+

 

 

1 +

 

 

 

= lim 1

+

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

n

 

n→∞

 

 

n

 

n→∞

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Бесконечно малые числовые последовательности.

Числовая последовательность {αn }1называется бесконечно малой,

если limα = 0 , т.е.

n→∞ n

ε > 0 N (ε ) N n > N (ε ) αn < ε .

Пример: αn = − 1 {αn} - бесконечно малая. n

Основные свойства бесконечно малых (Б.М.) последовательностей. 10. Сумма двух Б.М. дает бесконечно малую последовательность

{αn },{βn } − Б.М. {αn + βn} - БМ.

{αn } − Б.М. ε1 > 0 N1 (ε1 ) N n > N1 (ε1 )

 

αn

 

< ε1

 

 

{βn } − Б.М. ε2 > 0 N2 (ε2 ) N n > N2 (ε2 )

 

 

β

 

n

 

< ε2

 

 

 

 

ε > 0

 

 

 

ε

1

 

= ε

 

ε

2

 

= ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N (ε ) = max{N1, N2}

 

 

 

= ε

+ ε = ε

 

 

 

 

 

 

 

 

α

n

+ β

n

 

 

 

α

n

 

 

+

 

β

n

 

< ε

1

+ ε

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε > 0 N (ε ) N n > N (ε )

 

αn + βn

 

< ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{αn + βn } - Б.М.

Следствие: сумма конечного числа Б.М. последовательностей есть Б.М. 20. Разность двух Б.М. последовательностей есть Б.М. последовательность.

{αn },{βn } − Б.М. {αn + βn} - Б.М.

Доказать.

αn + βn = αn + (−βn ) < αn + −βn = αn + βn

 

α

n

− β

n

 

<

 

α

n

 

+

 

β

n

 

= ε

+ ε = ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε > 0 N (ε ) N n > N (ε ) αn − βn < ε

{αn + βn } - Б.М.

21

Следствие: разность нескольких Б.М. есть Б.М. последовательность. 30. Произведение ограниченной последовательности на Б.М. есть Б.М.

{ xn } - ограничена { xn } - Б.М. { xn ×αn} - Б.М.

{ xn } - ограничена : $к > 0, кÎ R "n Î N

 

xn

 

< к

 

 

{αn } - Б.М. "ε > 0

$N (ε )Î N "n > N (

 

ε )

 

 

αn

 

< ε .

 

 

 

 

 

 

Пусть ε = ε1

"ε > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ×α

n

 

 

=

 

x

 

×

 

α

n

 

< к ×ε = к × ε1 = ε

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn ×αn < ε1 {xn ×αn} - Б.М.

Следствие: произведение сходящейся последовательности на бесконечно малую, есть Б.М.

Доказательство следствия следует из необходимого признака сходимости числовой последовательности.

40. Пусть имеются две числовые последовательности

{α }-Б.М. и {β }

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$N Î N

"n > N :

 

βn

 

 

£

 

αn

 

, то последовательность

 

 

 

 

Доказать:{βn } - Б

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{αn } - Б.М. : "ε > 0

$N (ε )Î N "n > N (ε )

 

αn

 

< ε

 

 

βn £ αn < ε βn < ε {βn } - Б.М.

50. Произведение двух бесконечно малых последовательностей есть Б.М.

{αn } - Б.М., {βn } - Б.М. {αn × βn } - Б.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{αn } - Б.М. Û "ε1 > 0

$N (ε1 )Î N "n > N (ε1 )

 

 

αn

 

< ε1 =

 

 

 

 

 

 

ε

{ βn } - Б.М. : "ε2 > 0

$N (ε2 ) Î N "n > N (ε2 )

 

βn

 

< ε2 =

 

 

 

 

ε

 

αn × βn

 

=

 

αn

 

×

 

βn

 

< ε1 ×ε2 =

 

×

 

= ε

 

αn × βn

 

< ε {αn × βn } - Б.М.

 

 

 

 

 

 

ε

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

Замечание: отношение двух Б.М. необязательно Б.М.

n

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- неопределенность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

βn

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{

 

n

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

βn

 

 

 

00

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бесконечно большие последовательности.

 

 

 

 

 

 

Числовая последовательность

 

 

 

называется бесконечно большой,

если lim xn = ∞ :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

$N ( E )Î N "n > N ( E )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"E > 0

 

xn

 

> E .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Последовательность

{ xn }

называется

бесконечно большой,

положительной

числовой

последовательностью

"E > 0 $N ( E ) Î N "n > N ( E ) xn > E .

 

Числовая последовательность { xn } называется бесконечно большой,

отрицательной числовой последовательностью, если

"E > 0 $N ( E ) Î N "n > N ( E ) xn < -E .

Свойства бесконечно больших (Б.Б.) последовательностей.

10. Произведение двух бесконечно больших последовательностей есть бесконечно большая

{ xn}

- Б.Б.

{xn × yn} - Б.Б.

{yn } - Б.Б.

 

$N ( E1 ) Î N "n > N ( E1 ) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{ xn }

- Б.Б. : "E1 > 0

 

xn

 

> E1 =

 

 

 

 

 

Е

{ уn } - Б.Б. : "E2 > 0

$N ( E2 ) Î N "n > N ( E2 ) :

 

 

y

 

 

> E2 =

 

 

 

 

n

Е

xn × yn > E1 × E2 = E xn × yn > E {xn × yn} - Б.Б.

20. Произведение Б.Б. последовательности на ограниченную дает Б.Б. последовательность

{xn}

- Б.Б.

{xn

× yn} - Б.Б.

{yn }

-

огр.

 

 

Следствие: произведение Б.Б. на сходящуюся последовательность дает Б.Б. последовательность.

30. Сумма двух бесконечно больших последовательностей одного знака дает Б.Б. последовательность.

40. Пусть даны две последовательности

{x

} - Б.Б. и

{ у

} . Тогда если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

существует такой номер N

 

 

 

 

 

 

 

$N Î N "n > N

 

xn

 

£

 

yn

 

, то { уn } - Б.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{xn } - Б.Б. : "E > 0

 

$N ( E )Î N "n > N ( E )

 

xn

 

> E

 

 

 

 

 

 

 

E <

 

xn

 

£

 

yn

 

 

 

yn

 

> E { yn} - Б.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Связь бесконечно большой и бесконечно малой последовательности.

1. {xn }

 

 

1

- Б.Б., то начиная с N определена

 

 

, которая является

 

xn N

бесконечно малой.

23

 

 

 

 

 

{αn }

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2. Если

1 -Б.М., и αn ¹

0 "n Î N , то

 

 

 

-

 

бесконечно больная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

αn

 

 

 

Доказать:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. {xn } - Б.Б. : "E > 0

$N ( E )Î N "n > N (E )

 

xn

 

> E = 0

 

 

 

x ¹ 0 "n > N

( E ) $

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

= ε

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

> 0

 

 

- Б.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn

 

 

E

 

 

xn

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимое и достаточное условие сходимости числовой последовательности {xn } к пределу а.

(связь сходящейся последовательности с бесконечно малой)

Для того, чтобы последовательность {xn } сходилась к пределу а необходимо и достаточно, чтобы выполнялось равенство xn = a + αn , где αn - общий член бесконечно малой последовательности.

необходимость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дано: lim xn = a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

= a + α

 

, где limα

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

Доказать: x

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

n→∞

n

 

$N (ε )Î N "n > N (ε )

 

 

 

 

Доказательство: lim x = a "ε > 0

 

x - a

 

< ε

 

 

 

n→∞

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим αn = xn a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ε > 0 $N (ε )Î N "n > N (ε )

 

αn

 

< ε {αn} - Б.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

limαn = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn = αn + a.

Доказательство достаточности приводится в обратную сторону.

Дано: xn

= a + αn , где limαn = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказать: lim xn = a .

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

$N (ε )Î N "n > N (ε )

 

 

 

 

 

Доказательство: limαn = 0 "ε > 0

 

αn

 

 

< ε .

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть αn = xn a , тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ε > 0

$N (ε )Î N

"n > N (ε )

 

 

xn - a

 

< ε lim xn = a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема Коши о конечных пределах.

 

 

 

 

 

 

 

{xn } и

Пусть даны

две сходящиеся числовые последовательности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

{ yn }

lim xn = a,

lim yn = b , тогда {xn ± yn }, {xn × yn },

 

 

также является

 

 

 

n→∞

 

n→∞

 

 

 

 

 

yn

 

 

 

 

 

 

сходящимися причем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) lim

( xn ± yn ) = a ± b = lim xn ± lim yn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

n→∞

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

lim ( xn × yn ) = a ×b = lim xn

× lim yn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

lim

xn

=

 

a

=

 

lim xn

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ y

n

 

 

 

 

 

 

b

lim y

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. xn = a +αn

 

 

limαn = 0

lim βn = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yn = b + βn

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn + yn = a + b +αn + βn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

( xn + yn ) = a + b .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. lim xn × yn = ab = lim xn × lim yn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{αn} - Б.М.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim xn = a xn = a +αn ,

limαn

= 0

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{βn } -Б.М.П.

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim yn = b yn = b + βn ,

lim βn

= 0

 

 

 

 

 

 

 

т→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn × yn = (a +αn )(b + βn ) = ab +αnb + a × βn +αn × βn ® a ×b

 

 

 

 

lim xn × yn = a ×b.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. lim

xn

 

 

=

a

=

lim xn

, b ¹ 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ y

n

 

 

 

b

 

 

 

lim y

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

=

a +α

n

 

-

 

a

 

+

a

=

 

ab +α

b - ab - a × β

n

+

a

=

a

+

α

b - aβ

n

=

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

yn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

b

 

(b + βn )b

 

 

 

 

 

 

 

b × yn

 

 

 

 

 

 

 

b + βn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b b

 

 

 

 

 

=

a

+

αnb - aβn

×

1

=

a

+

αn

-

a

× βn

×

1

®

a

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yn

 

 

b

 

 

 

 

b

 

 

yn

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

Сходящяяся Б.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

xn

 

=

a

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ y

n

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предельный переход неравенства.

 

 

 

 

 

Теорема:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если {x }

 

и { y

}

- две сходящиеся числовые последовательности и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim xn = a,

 

 

 

 

 

lim yn = b , тогда, если:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a £ b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

$N Î N

 

 

 

 

 

 

"n > N : xn < yn

 

 

lim xn

£ lim yn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a £ b

 

 

n→∞

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

$N Î N

 

 

 

 

 

 

"n > N : xn £ yn

 

 

lim xn

£ lim yn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ³ b

 

 

n→∞

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

$N Î N

 

 

 

 

 

 

"n > N : xn > yn

 

 

lim xn

³ lim yn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ³ b

 

 

n→∞

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

$N Î N

 

 

 

 

 

 

"n > N : xn ³ yn

 

 

lim xn

³ lim yn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае предельного перехода в неравенстве строгое неравенство всегда переходит в нестрогое.

Доказательство:

25

 

 

Докажем 3), т.к. все остальные случаи доказываются аналогично.

 

 

Доказательство проведем методом от противного. Пусть a < b .

lim x = a

 

"ε > 0 $N (ε ) Î N

"n > N (ε ) :

 

 

x - a

 

< ε

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−ε < xn a < ε a − ε < xn < ε + a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim y

n

= b

 

"ε > 0 $N

2

(ε )Î N

"n > N

2

(ε ) :

 

y

n

- b

 

< ε

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b − ε < yn < b + ε .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть ε =

b a

> 0 (т.к. a < b )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

a b

 

 

b a

 

 

 

 

 

 

3a b

 

 

a + b

 

a - ε < x < a + ε a -

< x < a +

 

< x <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

2

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b - ε < yn

< b + ε a -

b + a

< yn < a +

3b a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn < yn "n > N (ε ) N (ε ) = max{N1, N2} .

Противор., что xn > yn .

Фундаментальные последовательности.

Числовая последовательность {xn }1называется фундаментальной, если для нее выполняется условие Коши:

"ε > 0

$N (ε )Î N "n > N (ε ), m > N (ε )

 

xn - xm

 

< ε .

 

 

Замечание: если в этом определении положить вместо m величину m = n + p , где p N , то условие Коши примет вид

"ε > 0 $N (ε )Î N "n > N (ε ) "p Î N : xn - xn+ p < ε .

Критерий Коши.

Для того, чтобы {xn }1была сходящейся, необходимо и достаточно,

чтобы она была фундаментальной. ФУНКЦИЯ НЕПРЕРЫВНОГО АРГУМЕНТА y = f ( x).

Переменная величина у называется функцией, зависящей от другой переменной х в области изменения Х, если между ними установлен закон соответствия и установлен так, что каждому значению х соответствует одно и вполне определенное значение у.

Функция определена в данной точке x = x0 , если f ( x) ¹ ¥ и

вещественна.

Совокупность всех точек, где функция определена, называется областью определения функции f : x y (х – область определения, у

область значения).

Способы задания функций:

26

1)табличный y = 2x

х

-2

-1

0

у

1

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2

 

 

2)аналитический

3)графический

4)описательный.

Ваналитическом способе задания функции f означает, какие математические действия изменения надо произвести над х, чтобы

получилось f ( x) .

Обратные функции

 

 

 

 

y = 2x

y = log

2

x x = log

2

y - обратные

y = x2

+ 1

[0;+∞)

 

 

 

 

x2 = y −1

x = ±

 

y =

 

 

y −1

x −1

y = f ( x + x) f ( x)

 

 

 

 

y = x3

y2 = ( x + x)3 x3 = 3x2 x + 3x x2 + x2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Предел функции.

A = lim f ( x) , если ε > 0 δ (ε ) > 0 0 < x x < δ (ε ) f ( x) A < ε

xx0 0

определение предела функции по Коши.

0 <

 

x x0

 

< ε

- функция в точке х0, вообще говоря, не определена

 

 

f ( x0

+ 0) = lim

- предел справа

f ( x0

 

 

xa+0

 

− 0) = lim

- предел слева.

 

 

 

 

 

xa−0

 

 

 

 

Для того, чтобы в заданной точке существовал предел,

необходимо и достаточно, чтобы

f ( x0 + 0) = f ( x0 − 0)

lim f

( xn ) = A

{xn } = lim xn = x0 .

n→∞

 

 

 

 

n→∞

Определение предела функции по Гейне.

27

Первый замечательный предел.

lim sin x =1

x→0 x

AM £ BM £ CB

 

S OMB < SOMB < S OCB

 

 

 

 

 

 

 

1

×1×sin x <

1

×1× x <

1

×1×tgx

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x x tgx

 

 

 

 

 

 

 

 

1 £

 

x

£

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x £

sin x

£1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

limcos x = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

sin kx

= k lim

arcsin x

=1

lim

tgx

=1.

 

 

 

 

x→0

 

x

 

 

 

 

 

 

x

→0

 

x

x→0 x

Второй замечательный предел.

 

 

 

 

 

1

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. lim 1 +

 

 

 

= e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

lim 1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n < x < n + 1

x → +∞

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

£

1

£

1

 

 

 

1 +

1

£1 +

1

£1 +

1

 

n +1

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

x

 

 

 

 

 

1

 

 

n

 

 

1 x

 

 

 

1 n+1

 

 

1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

£

1

+

 

 

£

1

+

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

1

 

 

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

n+1

 

 

 

 

 

 

1

n

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e

 

lim 1

+

 

 

 

 

= lim 1 +

 

 

 

 

× 1

+

 

 

 

= e .

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) x → −∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

 

 

 

x = -t -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−∞

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

t ® +¥

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

t −1

 

t

 

t −1

 

 

 

 

 

t +1 t +1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

t

lim

1

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

= lim

 

 

 

= lim

1

+

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

t

 

 

 

 

t→+∞

 

 

 

t +1

 

 

 

t→+∞ t +1

 

 

 

t→+∞

 

 

 

t→+∞

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

t −1

 

 

 

 

1

 

t −1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

1 +

 

 

 

 

 

 

= lim 1

+

 

 

 

 

 

 

× lim 1 +

 

 

= e.

 

 

 

 

 

 

 

 

t

-

 

 

 

 

 

 

t

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

t −1→∞

 

 

 

 

 

 

1

t −1→∞

 

 

t -1

 

 

 

t→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все, что имеет численную характеристику, называется величиной. Бывают скалярные (имеется шкала), векторные (направление).

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

lim (1 +α )

 

= e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= α x =

.

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α →0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

α

 

 

 

lim

ln (1 +α )

=1

 

 

 

 

 

 

 

ln (1 +α ) α ,

α ® 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α →0

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

ln (1 +α ) = limln (1 +α )

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α →0

α

 

 

 

 

 

α →0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если функция непрерывна, то lim f ( x) = f (lim) = f (a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xa

 

xa

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

limln (1 +

α )α

 

 

+α )α

= ln e =1

 

 

 

 

= ln lim (1

 

 

 

 

 

α →0

ln (1 + кα )

 

 

α →0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

= к

 

lim

ah -1

= ln a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α →0

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

h→0

 

h

 

 

 

ln (1 +α )

 

 

Пусть ah -1 =α , тогда ah =1 +α h = loga

(1 +α ) =

 

 

ln a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α ln a

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

= ln a lim

 

 

= ln a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α →0 ln (1 + α )

 

 

 

α →0 ln (1 + α )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Непрерывность функции в точке.

y = f ( x)

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x U (a,b) - проколотая окрестность.

 

 

f (a) f (a +

x) - определена в этих точках.

 

 

 

 

Определение № 1 непрерывности функции в точке х0.

Функция называется непрерывной в заданной точке х = а, если выполняются следующие условия:

1) функция определена в самой точке и в окрестностях этой точки f (a) и f (a + x) ;

29

2) lim f ( x) = A .

xx0

Определение № 1 на языке ε − δ :

ε > 0 δ (ε ) > 0 x x0 < δ (ε ) f ( x) f ( x0 ) < ε ;

3) A = f ( x0 ) .

Если не выполняется хотя бы одно из этих условий, то функция называется разрывной в этой точке.

Разрывы бывают двух видов:

1)устранимый разрыв

2)разрыв 1-го рода → скачек

3)разрыв 2-го рода. Устранимый разрыв

lim

sin x

= 1

 

sin x

= 1 определена во всех точках при х = 0, если

 

 

x→0

x

 

 

 

 

 

 

x

 

lim f ( x) = f (a) , функция непрерывна

xa

 

(

 

 

)

 

(

 

))

 

xa (

f

x

f

a

= 0 x a x = a + x x → 0

lim

 

 

 

 

 

lim y = 0 Определение непрерывности функции в точке х0 № 2:

x→0

Функция является непрерывной в данной точке, если определена в этой точке и в окрестностях точки и бесконечно малое приращение функции.

Разрыв первого рода – скачок

y = x x

Разрыв второго рода ln (+0) = −∞ .

КЛАССИФИКАЦИЯ ТОЧЕК РАЗРЫВА НА ОСНОВЕ ЛЕВОГО И ПРАВОГО ПРЕДЕЛА ФУНКЦИИ В ТОЧКЕ.

Число А называется левым пределом функции в точке х0 и

обозначается lim f ( x) = A , если

xx0 −0

ε > 0 δ (ε ) > 0 x ( x0 − δ (ε ), x0 ) f ( x) A < ε .

Геометрическая иллюстрация

30