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

Matematikaliq analiz

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
10.08.2024
Размер:
4.64 Mб
Скачать

shıǵadı. ax1 a , a a

hám

a ax2

teńsizliklerden a x1 a x2

teńsizlikti alamız. Bul

y a x

kórsetkishli funkciya a 1 bolsa

pútkil sanlar kósherinde qatal ósiwshi funkciya ekenin bildiredi.

4-teorema. y a x

(a 1) kórsetkishli funkciya sanlar

kósheriniń hár bir noqatında úzliksiz.

Dálillew. Meyli, x qálegen haqıyqıy san, al xn x

sanǵa jıynaqlı qálegen izbe-izlik bolsın. Funkciyanıń úzliksizliginiń Geyne anıqlaması boyınsha sáykes a xn izbe-izlik

a x sanǵa

jıynaqlı bolatuǵının, yaǵnıy

0

ushın

N N ( )

nomer

tabılıp, n N

nomerler

ushın

 

a xn a x

 

 

teńsizlik

orınlı bolatuǵının,

kórsetiw jetkilikli.

 

 

0 hám bul sanǵa sáykes x hám a

a

 

bolatuǵın hám racional sanlardı saylap alamız. xn

x

sanǵa

jıynaqlı

izbe-izlik hám x

bolǵanlıqtan N

nomer

tabılıp,

n N nomerler ushın x

n

 

teńsizlikler

 

 

 

 

 

 

 

orınlı boladı. Kórsetkishli funkciya monoton ósiwshi bolǵanlıqtan

a a x

a hám n N

nomerler ushın a

a xn a

teńsizlikler orınlı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solay

etip,

a x

hám

a xn

sanlar

n N

nomerler

ushın

ayırması

sannan kishi a

hám

a sanlar arasında jaylasqan.

Bunnan

n N

nomerler

ushın

 

a xn

a x

 

teńsizlik

orınlı

bolatuǵını

kelip

shıǵadı. Bul

y a x

kórsetkishli funkciya x

noqatta úzliksiz ekenin bildiredi.

 

 

 

 

 

 

1-

Saldar.

y a x

(a 1)

kórsetkishli funkciya

sanlar

kósheride oń anıqlanǵan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2- Saldar. y a x

(a 1)

kórsetkishli funkciya ushın

 

143

 

 

lim a x 0,

lim a x

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

teńlikler orınlı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3- Saldar.

y a x

(a 1)

kórsetkishli funkciyanıń mánisleri

y 0 oń yarım kósherdi tolıq toltıradı.

 

 

 

4- Saldar. x , x

2

R sanlar ushın

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

(a x1 )x2 a x1x2 ,

a x b x (ab)x

(x R),

a x1 a x2 a x1 x2 .

teńlikler orınlı boladı.

 

 

 

 

 

 

 

1- súwrette

y a x

 

kórsetkishli funkciyanıń

grafigi

a 1

(1- a súwret)

hám 0 a 1

(1-

b súwret)

jaǵlaylar

ushın

súwretlengen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eskertiw. Kórsetkishli funkciyanı málim shártlerdi qanaatlandırıwshı bazı bir funkcionallıq teńlemeniń sheshimi sıpatında anıqlaw múmkin. Pútkil sanlar kósherinde anıqlanǵan

hám tómendegi úsh shártti qanaatlandırıwshı

f (x)

funkciya bar

hám ol jalǵız birew ekenin dálillew múmkin:

 

 

 

 

 

10. x , x

2

R sanlar ushın f (x

x

2

) f (x ) f (x

2

).

 

1

 

1

 

1

 

 

20.

f (0) 1,

f (1) a.

 

 

 

 

 

 

30.

f (x)

funkciya x 0 noqatta úzliksiz.

 

 

 

Bul funkciya biz joqarıda qurǵan kórsetkishli funkciya boladı.

a)

b)

1- súwret

3.2. Logarifmlik funkciya. Logarifmlik funkciyanı kórsetkishli funkciyaǵa keri funkciya sıpatında anıqlaymız.

144

Meyli, [c, d ] sanlar kósheriniń qálegen kesindisi bolsın. Bul

kesindide y a x

(a 1) kórsetkishli funkciya ósiwshi hám

úzliksiz. Sonıń ushın keri funkciyanıń úzliksizligi haqqındaǵı

teorema

boyınsha

y f (x) a x funkciya

[ac , ad ]

kesindide

ósiwshi

hám úzliksiz

x f 1 ( y)

keri

funkciyaǵa

iye,

bul

funkciya

lografimlik

funkciya

dep

ataladı

hám

x f 1 ( y) log

a

y

dep

belgilenedi. Bul

jerde

argument

hám

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

funkciyanıń belgileniwleriniń orınların almastırıp, bul funkciyanı bizge úyrenshikli y log a x kóriniste jazamız.

0 a 1 jaǵday usıǵan uqsas qaraladı. Logarifmlik funkciyanıń qásiyetleri:

1)Logarifmlik funkciya argumenttiń oń mánislerinde anıqlanǵan.

Haqıyqatında da, logarifmlik funkciyanıń argumenti

kórsetkishli funkciyanıń mánisleri bolıp, tek oń mánisler boladı hám x 0 yarım kósherdi tolıq toltıradı.

2)Logarifmlik funkciya x 0 yarım kósherde a 1 bolsa

úzliksiz hám ósiwshi, al 0 a 1 bolsa úzliksiz hám kemiwshi bolıp,

a 1: lim

log a x ,

lim

log a x ,

x 0 0

x

0 a 1:

lim log a x ,

lim log a x

x 0 0

 

x

teńlikler orınlı.

3)

x1 , x2

oń sanlar ushın loga (x1 x2 ) loga x1

loga x2

teńlik orınlı.

 

 

 

 

Eskertiw. y log

e

x : ln x funkciya natural

logarifm

 

 

 

 

 

dep ataladı.

 

 

 

 

2-

súwrette

y log a x logarifmlik funkciyanıń grafigi

a 1

(2- a súwret) hám

 

0 a 1 (2- b súwret) jaǵlaylar ushın

súwretlengen.

145

a)

 

 

b)

 

 

 

2- súwret

 

 

3.3. Dárejeli funkciya. R kórsetkishli dárejeli

funkciyanı

logarifmlik

hám

kórsetkishli

funkciyanıń

superpoziciyası (quramalı funkciyası) sıpatında anıqlaymız. Meyli, x 0 bolsın. Onda ulıwma dárejeli funkciya

y x (aloga x ) a loga x

kóriniste anıqlanadı, bul jerde a qálegen san, anıqlıq ushın a 1 dep alamız.

Usı anıqlama boyınsha hám a 1 bolsa logarifmlik funkciya

x 0

yarım kósherde, al kórsetkishli funkciya pútkil sanlar

kósherinde ósetuǵınlıǵınan

y x

dárejeli funkciya

x 0

yarım

kósherde

0

bolsa ósetuǵını,

al

0

bolsa

kemeyetuǵını kelip shıǵadı.

 

 

 

 

 

 

 

Dárejeli funkciyanıń qásiyetleri:

 

 

 

 

 

1)

Eger

0 bolsa,

lim

x 0,

al

0

bolsa,

 

 

 

 

 

x 0 0

 

 

 

 

 

lim

x teńlik orınlı.

 

 

 

 

 

 

x 0 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

Dárejeli

funkciya

x 0

yarım

kósherdiń hár

bir

noqatında úzliksiz.

 

 

 

 

 

 

 

Eskertiw.

Eger dárejeli

funkciyanıń kórsetkishi bólimi

taq

san bolǵan mn racional bólshek bolsa, onda dárejeli funkciyanı x 0 mánisler ushın

146

y sin x

 

 

x

 

 

 

,

n 2k,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x

 

 

 

 

 

 

 

(k 1, 2, )

 

,

 

 

x

n 2k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dep alıp, pútkil sanlar kósherinde anıqlaw múmkin.

a)

b)

c)

d)

 

3- súwret

3- súwrette y x

dárejeli funkciyanıń dáreje

kórsetkishiniń hár qıylı mánisleri ushın grafikleri súwretlengen.

3.4. Trigonometriyalıq funkciyalar. Biz joqarıda

hám

y cos x funkciyalardı kórgizbeli

geometriyalıq

pikirlewler járdeminde anıqlaǵanda bazı

bir logikalıq

kemshiliklerdiń payda bolatuǵını haqqında aytıp óttik. Bul funkciyalardı logikalıq kemshiliklersiz bazı bir funkcionallıq teńlemeler sistemasınıń sheshimi sıpatında anıqlaw múmkin.

147

f (x) sin x

Tómendegi tastıyıqlaw orınlı: mánislerinde anıqlanǵan qanaatlandırıwshı f (x) hám

bul juplıq jalǵız birew:

x argumenttiń hámme haqıyqıy hám tómendegi shártlerdi g (x) funkciyalar juplıǵı bar hám

1)

f (x1 x2 ) f (x1 ) g(x2 ) g(x1 ) f (x2 ),

 

g(x x

2

) g(x ) g(x

2

) f (x ) f (x

2

),

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

f 2 (x) g 2 (x) 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

f (0) 0,

 

g(0) 1,

f ( ) 1,

g( ) 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

3)

argumenttiń

 

 

 

 

 

teńsizlikti

qanaatlandırıwshı

0

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mánislerinde 0 f (x) x

 

f (x)

teńsizlikler orınlı boladı.

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kórsetilgen

1)-3) shártlerden

y sin x

hám y cos x

funkciyalardıń bizge málim basqa qásiyetlerin de keltirip shıǵarıw múmkin. Bul 1)- 3) shártler jalǵız bir f (x) hám g(x)

funkciyalar juplıǵın anıqlaytuǵınlıǵınan hám kórgizbeli geometriyalıq pikirlewler járdeminde kiritilgen hám

g ( x) cos x funkciyalar bul úsh qásiyetke iye bolatuǵınlıǵınan

kelip shıǵadı.

 

Mısal sıpatında 1)- 3) shártler járdeminde f (x) sin x hám

g ( x) cos x

funkciyalardıń úzliksizligin dálillew hám olardıń

monotonlıq aralıqların anıqlaw ushın kerek

bolatuǵın bir neshe

qásiyetlerin keltiremiz.

 

 

 

 

 

 

a)

1)

shárttiń

 

sin 2 x cos2 x 1

teńliginen

sin 2 x 1,

cos 2 x 1, yaǵnıy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

1,

 

cos x

 

1 (4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teńsizlikler kelip shıǵadı.

b) 1) hám 2) shártlerdiń dáslepki eki teńliklerinen

148

cos( x) cos x,

 

sin( x) sin x (5)

teńliklerdi alamız, yaǵnıy

 

f (x) sin x

taq

 

funkciyanı, al

g ( x) cos x jup funkciyanı anıqlaydı.

 

 

 

 

 

c) 1) shártten

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(x1 x2 ) sin x1 cos x2

cos x1 sin x2

,

(6)

cos(x1 x2 ) cos x1 cos x2

sin x1 sin x2

 

teńlikler kelip shıǵadı.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d) 1) shártten hám alınǵan (6) teńliklerdiń birinshisinen

sin x

 

sin x

2sin

x1

x2

 

cos

x1

x2

,

 

(7)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

sin x

2 cos

x1

x2

sin

x1

x2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teńlikler kelip shıǵadı.

e) (6) teńliklerdiń birinshisinen hám 2) shárttiń sońǵı eki teńliginen

 

 

(8)

sin(

2 x) cos x

 

teńlik kelip shıǵadı.

f) 1) shárttiń dáslepki eki teńliginen x1 x2 x bolǵan jaǵdayda

sin 2x 2sin x cos x,

cos2x cos2 x sin2 x

 

(9)

teńlikler

kelip

shıǵadı.

Sonıń

menen

birge

sin(x 2 ) sin x,

cos(x 2 ) cos x

teńlikler

de

orınlı

boladı, yaǵnıy y sin x

hám y cos x funkciyalar

2

periodlı

funkciyalar.

 

 

 

 

 

 

 

g) x R ushın

 

 

 

 

 

 

149

 

sin x

 

 

 

x

 

(10)

 

 

 

 

teńsizlik orınlı.

y sin x hám y cos x funkciyalardıń qásiyetleri:

10. sin x hám

cos x funkciyalar sanlar kósheriniń hár

bir noqatında úzliksiz.

 

 

 

 

 

 

 

Dálillew.

Tek

f (x) sin x

funkciyanıń

x

noqatta

úzliksizligin

 

dálillew

jetkilikli,

sebebi

g ( x) cos x

funkciyanıń

x noqatta

úzliksizligi (8)

teńlik

hám

quramalı

funkciyanıń úzliksizligi haqqındaǵı teoremadan kelip shıǵadı.

Dáslep

sin x

funkciyanıń

x 0

noqatta

úzliksizligin

dálilleymiz.

2)

shárttiń

birinshi teńligi

boyınsha

sin 0 0

bolǵanlıqtan funkciyanıń úzliksizliginiń Geyne anıqlaması boyınsha xn sheksiz kishi izbe-izlik ushın sáykes sin xn izbe-izlik te sheksiz kishi izbe-izlik bolatuǵının dálillew jetkilikli.

(10) teńsizlikten

hám

 

sin x

 

0

shártten

0

 

sin x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kelip shıǵadı. Demek,

0

 

sin xn

 

 

 

xn

 

. Bul

teńsizlikler

 

izbe-

 

 

 

 

 

izlikler ushın eki jaqlap shegaralaw principi boyınsha

 

sin xn

 

 

 

izbe-izlik, demek, sin xn

 

izbe-izlik

 

sheksiz

kishi

izbe-izlik

ekenin bildiredi. sin x funkciyanıń x 0 noqatta úzliksizligi dálillendi.

Endi sin x funkciya sanlar kósheriniń

x

noqatında

úzliksizligin dálilleymiz. Meyli, xn

x noqatqa jıynaqlı

qálegen izbe-izlik bolsın. Sáykes

 

sin xn

izbe-izlik sin x

noqatqa jıynaqlı bolatuǵının dálillew jetkilikli.

 

 

 

(6) teńliklerdiń ekinshisinde

x2 xn ,

x1

x dep

alsaq,

 

 

 

 

 

 

sin xn sin x 2cos

xn x

sin

xn x

 

(11)

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

150

teńlikke iye bolamız. Bul teńliktiń oń tárepinde sheksiz kishi izbe-

izlik elementi turǵanın kórsetiw

 

jetkilikli,

al

bul

 

sin x

funkciyanıń

 

x 0

noqatta

úzliksizligi boyınsha

 

 

xn x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

izbe-izlik sheksiz kishi izbe-izlik

ekeninen

hám

(4)

teńsizlik

boyınsha

 

 

xn x

izbe-izlik

shegaralanǵan

izbe-izlik

2cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ekeninen kelip shıǵadı. ▲

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. sin x funkciya [

 

2k ,

2k ] kesindilerdiń hár

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

birewinde

 

ósedi

 

hám

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ 2

(2k 1) , 2 (2k 1) ]

 

 

 

 

 

 

 

 

kesindilerdiń

hár

birewinde kemeyedi;

cos x

funkciya

[2k , 2k ] kesindilerdiń

hár

 

birewinde

kemeyedi

hám

[ 2k ,

2k ]

kesindilerdiń hár birewinde ósedi (bul jerde

k 0, 1, 2, ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dálillew.

Dálillewdi

 

sin x

funkciyası

ushın

júrgiziw

jetkilikli, sebebi bul funkciyanıń monotonlıq aralıqların tapqannan

soń

cos x

funkciyanıń monotonlıq aralıqları (8) teńlikten

paydalanıp tabılıwı múmkin.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x funkciyası

2

periodlı funkciya bolǵanlıqtan onıń

bir

periodı

shegarasındaǵı,

yaǵnıy,

mısalı,

 

 

 

 

[ 2 ,

2 2 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kesindidegi, monotonlıq aralıqların tabıw jetkilikli.

 

 

 

 

 

 

 

Dáslep

sin x

funkciyası

[0,

]

kesindide ósetuǵınlıǵın

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

dálilleymiz.

Meyli,

 

x1

hám

x2

x2 x1

 

 

teńsizlikti

qanaatlandırıwshı usı kesindi noqatları bolsın. Onda

 

x1 x2

hám

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

x2 x1

noqatlar (0,

)

intervalǵa

derek

bolıp, (7)

 

teńliklerdiń

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ekinshisi boyınsha

151

sin x2

sin x1

2cos

x1 x2

sin

x2

x1

.

(12)

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

bul teńliktiń oń tárepindegi ańlatpa oń anıqlanǵanın dálillew, al bunıń ushın x (0, 2 ) noqatta sin x hám cos x funkciyaları

oń mánislerdi qabıl qılatuǵınlıǵına isenim arttırıw, jetkilikli.

sin x funkciyası ushın bul 3) qásiyetinen, al

cos x funkciyası

ushın (8) teńlikten kelip shıǵadı.

 

 

 

 

 

 

 

 

Solay

etip,

sin x funkciyası [0, ]

kesindide

ósetuǵınlıǵı

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

dálillendi.

sin x

 

funkciyasınıń

taqlıǵınan

bul

funkciyanıń

[

, 0] kesindide

ósetuǵınlıǵı

kelip shıǵadı. Nátiyjede

sin x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

funkciyası

 

 

 

 

 

kesindide

ósetuǵınlıǵı

dálillendi,

Bul

[ 2

, 2 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

funkciyanıń [ , ]

kesindidegi xarakterin anıqlaw qaladı. Biz

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e) punktte

sin 0 hám

cos 1 bolatuǵının kórdik, al

bul

teńliklerden

 

 

hám

1)

 

 

shártti

birinshi

 

teńliginen

sin( x ) sin x

 

bolatuǵını

kelip shıǵadı. Bul

teńlik sin x

funkciyası

 

 

 

 

 

kesindide

 

ósetuǵınlıǵınan

bul

funkciya

[ 2

, 2 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kesindide

kemeyedi

degen

juwmaq

shıǵarıwǵa

[ 2 , 2 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

múmkinshilik beredi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

hám

cos x funkciyalarınıń

monotonlıq

aralıqların

izertlew usı menen tamamlanadı. ▲

 

 

 

 

 

 

 

tgx

sin x

hám

ctgx

 

cos x

formulalardan

hám úzliksiz

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

funkciyalar ústinde ámeller haqqındaǵı teorema boyınsha

tgx

152