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

Tómendegi kóplikler limit noqatlarınıń kópligi bolatuǵın izbe-izliklerge mısallardı ańsat qurıw múmkin: 1) aldınnan berilgen shekli sandaǵı a1 , a2 , , an sanlar kópligi; 2)

aldınnan berilgen sheksiz a1 , a2 , , an , sanlar izbe-izligi (bul jaǵdayda an izbe-izliktiń hár bir limit noqatı qurılǵan izbe-izliktiń limit noqatı boladı).

Mına tastıyıqlaw shegaralanbaǵan izbe-izlik ushın Bol`canoVeyershtrass teoremasınıń ulıwmalasıwı boladı.

3-lemma. Qálegen shegaralanbaǵan izbe-izlikten sheksiz

úlken úles izbe-izlik (dara jaǵdayda, hámme elementleri birdey belgige iye sheksiz úlken úles izbe-izlik) ajıratıp alıw múmkin.

Bul lemmadan hám Bol`canoVeyershtrass teoremasınan tómendegi tastıyıqlaw kelip shıǵadı.

4-lemma. Qálegen izbe-izlikten yaki jıynaqlı, yaki hámme elementleri birdey belgige iye sheksiz úlken úles izbe-izlik ajıratıp alıw múmkin.

Eger izbe-izlikten hámme elementleri oń (teris) sheksiz úlken úles izbe-izlik ajıratıp alıw múmkin bolsa, onda ( )

bul izbe-izliktiń limit noqatı boladı deymiz.

Limit noqat túsinigin usılay keńeytirgenimizde 4- lemmadan tómendegi tastıyıqlaw kelip shıǵadı: qálegen izbe-izliktiń keminde bir limit noqatı bar.

hám simvolları qálegen shekli x haqıyqıy sanı menen x teńsizlikleri arqalı baylanısqan dep esaplap, tómendegi tastıyıqlawǵa kelemiz: qálegen izbe-izliktiń joqarǵı hám tómengi limitleri bar, yaǵnıy eń kishi hám eń úlken limit noqatları bar.

7-§. Fundamental izbe-izlikler. Izbe-izliktiń jıynaqlılıǵınıń

Koshi kriteriysi

xn izbe-izliktiń jıynaqlılıǵı máselesin jıynaqlı izbe-izlik anıqlaması járdeminde úyrengende izbe-izlik elementleri menen

73

izbe-izliktiń boljawlanǵan limiti arasındaǵı xn a ayırmanı

bahalawǵa tuwra keledi. Basqasha aytqanda bul izbe-izliktiń a limitin aldın ala biliw kerek boladı.

Bul paragrafta izbe-izliktiń jıynaqlılıǵınıń bul haqqında tek onıń elementleri boyınsha juwmaq shıǵarıwǵa múmkinshilik beretuǵın hám izbe-izliktiń boljawlanǵan limitinen paydalanbaytuǵın «ishki» kriteriysin anıqlaymız. Bunday kriteriydi anıqlaw ushın fundamental izbe-izlik túsinigin kiritemiz.

Meyli, bazı bir xn izbe-izlik berilgen bolsın.

16-anıqlama. Eger 0 san ushın N N ( ) nomer

tabılıp, n N hám

m N nomerler ushın

 

xn xm

 

 

 

 

teńsizlik orınlı bolsa, onda bunday izbe-izlik fundamental izbeizlik dep ataladı.

Mısallar. № 1. x

 

 

 

 

 

 

 

n

izbe-izlik fundamental izbe-izlik

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bolatuǵının kórsetiń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sh e sh i w. Berilgen izbe-izlik ushın

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn xm

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

n m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

m 1

 

(n 1)(m 1)

 

 

 

 

 

 

n m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nm

 

n

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teńsizlik

orınlı. Eger

0

san

 

ushın

N

[

2

] 1

dep

alsaq,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n N

m N nomerler

 

ushın

 

xn xm

 

 

 

 

teńsizlik

orınlı.

 

 

 

 

 

Demek, berilgen izbe-izlik fundamental izbe-izlik eken.

 

 

№ 2. x

n

1 1

 

 

1

izbe-izlik fundamental izbe-izlik

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bolatuǵının kórsetiń.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sh e sh i w. Bul jaǵdayda ( n m bolǵanda)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn xm

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m

1)2

 

(m

2)2

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

bolıp,

1

 

1

 

 

1

p2

p 1

p

 

 

bul teńliktiń oń tárepindegi hár bir qosılıwshıǵa teńsizlikti qollanıp,

 

 

xn

xm

 

(

1

 

 

1

 

 

) (

1

 

1

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

m 1

m 1

m 2

 

 

 

 

(

1

 

 

 

1

)

 

1

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

m

 

n

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teńsizlikke

iye

bolamız. Eger

0

san ushın

N [

1

] 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dep alsaq,

n m N

 

nomerler

ushın

 

xn xm

 

 

teńsizlik

 

 

 

orınlı. Demek, berilgen izbe-izlik fundamental izbe-izlik boladı eken.

№ 3. Fundamental bolmaǵan izbe-izlikke mısal keltiremiz.

xn 1 12 13 1n

izbe-izlikti qaraymız. Bul izbe-izlik ushın m 1 nomer alınsa da

x2m xm

 

 

1

 

 

1

 

1

m

1

 

1

 

 

m 1

m 2

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

 

2m 2

teńsizlik orınlı. Bunnan berilgen izbe-izlik fundamental emesligi kelip shıǵadı.

19-teorema (Koshi kriteriysi). Izbe-izlik jıynaqlı bolıwı ushın bul izbe-izlik fundamental izbe-izlik bolıwı zárúr hám jetkilikli.

Zárúrligi. Meyli, lim xn a

bolsın. xn izbe-izliktiń

n

 

fundamental izbe-izlik ekenin kórsetemiz. 0 san alamız.

Izbe-izliktiń

limitiniń

anıqlaması

boyınsha

 

 

 

san ushın

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N N ( )

nomer tabılıp, n N nomerler ushın

 

xn

a

 

 

 

 

 

 

2

teńsizlik orınlı boladı. Usıǵan uqsas

 

 

 

 

 

 

 

 

m N nomerler ushın da

 

xm a

 

 

 

teńsizlik

orınlı. Nátiyjede n N

 

hám

m N

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nomerler ushın

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

0

xn xm

 

 

 

(xn a) (a xm )

 

 

 

xn a

 

 

 

xm a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

teńsizlikke iye bolamız. Bul xn izbe-izliktiń fundamental

izbe-izlik ekenin bildiredi.

Jetkilikliligi. Meyli, xn izbe-izlik fundamental izbe-izlik

bolsın. Bul izbe-izliktiń jıynaqlı izbe-izlik ekenin kórsetemiz. san saylap alamız. Fundamental izbe-izlik anıqlaması

boyınsha

 

san ushın N N ( )

nomer tabılıp,

n N hám

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

m N

nomerler ushın

 

xn xm

 

 

teńsizlik

orınlı boladı.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bunnan m N teńsizlikti qanaatlandırıwshı hár bir tayınlanǵan

m nomer ushın

x

 

 

 

x

 

x

 

 

 

teńsizlikler orınlanatuǵını

m

2

n

m

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kelip shıǵadı.

Bul

 

xn

izbe-izliktiń shegaralanǵanlıǵın

kórsetedi. Bol`canoVeyershtrass teoreması boyınsha bul izbeizlikten jıynaqlı xkn úles izbe-izlik ajıratıp alıw múmkin:

lim xk

n

a .

 

0

 

 

 

san

 

alamız.

 

Izbe-izliktiń

 

limitiniń

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

anıqlaması boyınsha

 

 

san ushın

N N ( ) nomer

tabılıp,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n N nomerler ushın

 

x

k

a

 

 

 

teńsizlik orınlı boladı. Eger

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m k

n

bolsa,

 

xn xk

n

 

 

 

 

teńsizlikti alamız. Bul eki teńsizlikten

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn a

 

 

 

(xn xk )

(xk

 

 

a)

 

 

 

xn xk

 

 

 

xk

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

teńsizlikke

 

iye

 

bolamız.

 

Bul lim xn a bolatuǵının

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

bildiredi. ▲

76

x x

3- BAP

BIR ÓZGERIWSHILI FUNKCIYA HAM ONÍŃ LIMITI

1-§. Funkciya túsinigi

1.1. Ózgeriwshi shama hám funkciya túsinikleri. Ózgeriwi óz-ara baylanısqan eki ózgeriwshi shamanı úyreniw funkciya túsinigine alıp keledi. Sonıń ushın ózgeriwshi shama túsinigine anıqlıq kirgiziwden baslaǵanımız maqul.

Real ózgeriwshi fizikalıq shamalardı úyreniw nátiyjesinde biz bul shamalar mudamı qálegen mánislerdi qabıl qıla bermeydi

degen juwmaq shıǵaramız.

Mısalı, materiallıq noqat

tezligi

3 1010

sm sek

ten, yaǵnıy boslıqtaǵı jarıqlıq

tezliginen,

aspaydı,

dene temperaturası

2730 С

dan kishi

bolmaydı,

y A cos( t )

nızamı

boyınsha

garmonikalıq

terbelis

jasawshı materiallıq noqattıń orın almastırıw háreketi tek [ A, A] kesindidegi mánislerdi qabıl qılıwı múmkin h. t. b.

Tábiyatta baqlanatuǵın ózgeriwshi shamalardıń fizikalıq qásiyetlerinen abstrakciyalanıp, tek qabıl qılıwı múmkin bolǵan san mánisleri menen xarakterlenetuǵın matematikalıq ózgeriwshi shama túsinigine kelemiz.

Berilgen x ózgeriwshi shamanıń qabıl qılıwı múmkin bolǵan mánisleriniń kópligi x usı ózgeriwshi shamanıń ózgeriw oblastı

dep ataladı. Ózgeriw oblastı berilgen ózgeriwshi shama berilgen dep esaplanadı.

Bunnan bılay ózgeriwshi shamalardı kishi x, y, t,

latın alfavitiniń háripleri, al bul ózgeriwshi shamalardıń ózgeriw oblastların x , y , t , simvolları menen belgileymiz.

Meyli, ózgeriw oblastı bazı bir x R kóplik bolǵan x ózgeriwshi shama berilgen bolsın.

1-anıqlama. Eger x ózgeriwshiniń hár bir

mánisine málim nızam boyınsha bazı bir y san sáykes qoyılǵan

77

y R

bolsa, onda x kóplikte y y(x) yaki y f ( x) funkciya

berilgen dep aytıladı.

x ózgeriwshi funkciyanıń argumenti yaki erikli ózgeriwshi, argumenttiń x x mánisine sáykes y san funkciyanıń x

noqattaǵı dara mánisi dep ataladı. Argumenttiń ózgeriw oblastı bolǵan x R kóplik funkciyanıń anıqlanıw oblastı dep ataladı hám D( f ) simvolı menen belgilenedi. Funkciyanıń hámme dara mánisleri funkciyanıń mánisler kópligi dep atalatuǵın

kóplik dúzedi, bul kóplik E( f ) yaki R( f ) simvolı menen belgilenedi. y f ( x) jazıwdaǵı f háribi funkciyanıń

xarakteristikası dep ataladı.

Funkciyanı, onıń argumentin hám xarakteristikasın belgilew ushın hár qıylı simvollardan paydalanıw múmkin.

 

 

 

 

 

 

Mısallar. 1). y

4 x2 . Funkciyanıń

anıqlanıw

oblastı

D( f ) x R : 4 x2 0 [ 2, 2] ,

al

mánisler

kópligi

E( f ) [0, 2] (1- súwret).

1- súwret

 

0,

x irrac. san,

 

2)

y D(x)

1,

x rac. san.

.

 

 

 

78

Bul

funkciya

Dirixle

funkciyası

dep

ataladı.

D( f ) R,

E( f ) 0, 1 .

 

 

 

 

 

 

1,

x 0

 

 

 

 

3)

 

 

0,

x 0

.

 

 

 

 

y sgn x

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

1,

 

 

 

 

( sgn x

x

sanınıń belgisi). Funkciyanıń grafigi 2-

súwrette berilgen. D( f ) R,

E( f ) 1, 0, 1 .

 

 

2- súwret

4) y [x] yaki y E( x) ([x] yaki E(x) - simvolı menen x R sanınıń pútin bólegi, yaǵnıy bul sannan úlken bolmaǵan eń

úlken

san

belgilenedi

hám

«ant`e x »

dep

oqıladı).

D( f ) R,

E( f ) Z . Funkciyanıń grafigi 3- súwrette berilgen.

5)

y n !

( n ! simvolı

« n faktorial»

dep

oqıladı,

n ! 1 2 n ).

Funkciyanıń anıqlanıw oblastıhámme natural

sanlar

kópligi,

mánisler

kópligi- 1 2 n

kórinisindegi

natural sanlar kópligi.

 

 

 

 

Funkciyanıń anıqlanıw oblastı hám mánisler kópligi arasında baylanıs ornatıwshı nızam kóbinese formulalar járdeminde beriledi. Funkciyanıń beriliwiniń bul usılı analitikalıq usıl dep ataladı.

79

3- súwret

Funkciya óziniń anıqlanıw oblastınıń hár qıylı bóleklerinde hár qıylı formulalar menen beriliwi múmkin.

Mısalı,

x,

x 0,

y

2

,

x 0

x

 

funkciya sanlar kósherinde analitikalıq usıl menen (eki formula járdeminde) berilgen (4- súwret).

2- súwret

Argumenttiń ayırım mánisleriniń hám olarǵa sáykes funkciyanıń dara mánisleriniń kestesin beriwden ibarat

80

funkciyanıń beriliwiniń kestelik usılı da keń qollanıladı. Funkciyanıń beriliwiniń bul usılında argumenttiń kestede berilmegen aralıq mánislerine sáykes funkciyanıń dara mánislerin juwıq esaplaw múmkin.

Ámeliy ólshew islerinde argument penen funkciya arasındaǵı sáykeslik grafik járdeminde beriletuǵın funkciyanıń beriliwiniń grafikalıq usılı keń tarqalǵan.

Solay etip, biz funkciyanıń analitikalıq, kestelik hám grafikalıq usıllarda beriliwin kórdik. Funkciyalar tek usı usıllar

menen berilip ǵana qalmastan, basqasha, baylanıs nızamı sózler menen aytılıp ta, beriliwi múmkin. Mısalı, hám bir n natural sanǵa bul sannıń bóliwshileriniń sanın sáykes qoyamız. Bul sáykeslikti menen belgileymiz. Nátiyjede

(1) 1, (2) 2, (3) 2, (4) 3, (5) 2, funkciyanı alamız. Ádette, bul funkciya Eyler funkciyası dep ataladı.

Eyler funkciyası ushın analitikalıq formula joq, onı keste usılında da, grafik usılında da anıqlap bolmaydı. p ápiwayı

san ushın ( p) 2 ekeni málim. Jeterli dárejede úlken ápiwayı

sanlar bar ekenliginen bul funkciyanıń tábiyatı júdá quramalı ekeni kórinip tur.

Matematikalıq analiz kursında, tiykarınan, analitiqalıq usılda berilgen funkciyalar qaraladı.

1.2. Shegaralanǵan funkciyalar. Meyli, f (x) funkciya

bazı bir x R kóplikte anıqlanǵan bolsın.

 

2-anıqlama. Eger x x noqatta f (x) M

( f (x) m)

teńsizlik orınlı bolatuǵın M sanı (m sanı) tabılsa, onda f (x) funkciya x kóplikte joqarıdan (tómennen) shegaralanǵan dep

ataladı.

f (x) funkciyanıń x kóplikte joqarıdan (tómennen) shegaralanǵanlıǵı bul funkciyanıń mánislerinen dúzilgen

81

f ( x0 ) M
x0 x
bolsa da)

Y f (x) :

x x

kópliktiń joqarıdan

(tómennen) shegara-

lanǵanlıǵın bildiredi.

 

3-anıqlama.

Eger f (x) funkciya

x kóplikte hám

joqarıdan, hám tómennen shegaralanǵan bolsa, onda bul funkciyax kóplikte shegaralanǵan dep ataladı.

4-anıqlama. Eger M san ushın (bul san qanday úlken san teńsizlikti qapnaatlandıratuǵın bazı bir noqat tabılsa, onda f (x) funkciya x kóplikte

joqarıdan shegaralanbaǵan dep ataladı.

5-anıqlama. Eger m san ushın (bul san qanday kishi san

bolsa da)

f (x*) m teńsizlikti qapnaatlandıratuǵın

bazı bir

x* x

noqat tabılsa, onda f (x) funkciya x

kóplikte

tómennen shegaralanbaǵan dep ataladı.

Keminde bir tárepten (yaki joqarıdan, yaki tómennen) shegaralanbaǵan funkciya shegaralanbaǵan funkciya dep ataladı.

1.3. Jup hám taq funkciyalar. Dáslep O

noqatqa (sanaq

basına) qarata simmetriyalıq kóplik túsinigin kiritemiz.

Eger hár bir x x noqat penen birge

x x bolsa,

onda x kóplik O noqatqa (sanaq basına) qarata simmetriyalıq kóplik dep ataladı.

Meyli,

f (x) funkciya

sanaq

basına

qarata simmetriyalıq

x kóplikte anıqlanǵan bolsın.

 

 

 

 

6-anıqlama.

Eger

 

x x

noqatta

f ( x) f (x)

( f ( x) f (x))

teńlik

 

orınlı

bolsa,

onda f (x)

funkciya x kóplikte jup (taq) funkciya dep ataladı.

 

Eger f (x) hám

g(x) funkciyalar

x

kóplikte jup

funkciyalar bolsa, onda

f (x) g(x),

f (x) g(x),

f (x) g(x)

funkciyalar

da x kóplikte jup funkciyalar boladı.

82