- •Тема5 . Введение в математический анализ Множество действительных чисел. Последовательности
- •Функция, её график и свойства.
- •Основные свойства функций
- •Обратная функция
- •Предел функции
- •Бесконечно большие функции (б.Б.Ф) Бесконечно малые функции (б.М.Ф)
- •Основные теоремы о пределах
- •Признаки существования пределов
- •Первый и второй замечательные пределы
- •Эквивалентные бесконечно малые функции
- •Замечание. Аналогично формулируются правила сравнения б.М.Ф.При
- •Основные теоремы о бесконечно малых функциях. Применение эквивалентных бесконечно малых функций
- •Вычисление пределов
- •Приближённые вычисления
- •1.4 Непрерывность функции Непрерывность функции в точке, в интервале и на отрезке
- •Классификация точек разрыва
- •Основные теоремы о непрерывных функциях Непрерывность элементарных функций
- •Свойства функций, непрерывных на отрезке
- •Асимптоты графика функции
Основные теоремы о пределах
Рассмотрим
теоремы (без доказательства), которые
облегчают нахождение пределов функции.
Формулировка теорем для случаев, когда
и
,
аналогично. В приводимых теоремах будем
считать, что пределы
,
существуют.
Теорема 5.8 Предел
суммы (разности) двух функций равен
сумме (разности) их пределов:
.
Теорема 5.9
Предел произведения двух функций равен
произведению их пределов: ![]()
Отметим, что теорема справедлива для произведения любого конечного числа функций.
Следствие
3 Постоянный множитель
можно выносить за знак предела:
.
Следствие
4 Предел степени с
натуральным показателем равен той же
степени предела:
.
В частности, ![]()
Теорема 5.10 Предел дроби равен пределу числителя, делённому на предел знаменателя, если предел знаменателя не равен нулю:

Пример
Вычислить ![]()
Решение.
![]()
Пример
Вычислить ![]()
Решение.
Здесь применить теорему о пределе дроби
нельзя, т.к. предел знаменателя, при
равен 0. Кроме того, предел числителя
равен 0. В таких случаях говорят, что
имеем неопределённость
вида
.
Для её раскрытия разложим числитель и
знаменатель дроби на множители, затем
сократим на
:

Пример
Вычислить ![]()
Решение.
Здесь мы имеем дело с неопределённость
вида
.
Для нахождения предела данной дроби
разделим числитель и знаменатель на
:

Функция
есть сумма числа 2 и б.м.ф., поэтому
![]()
Признаки существования пределов
Не
всякая функция, даже ограниченная, имеет
предел. Например, функция
при
предела не имеет. Во многих вопросах
анализа бывает достаточно только
убедится в существовании предела
функции. В таких случаях пользуются
признаками существования предела.
Теорема 5.11 (о пределе
промежуточной функции).
Если функция
заключена между двумя функциями
и
,
стремящимися к одному и тому же пределу,
то она также стремится к этому пределу,
т.е. если
,
,
,
то
.
Теорему
3.11 иногда шутливо называют «принципом
двух милиционеров». Роль «милиционеров»
играют функции
и
,
функция
«следует за милиционерами».
Теорема 5.12 (о пределе
монотонной функции).
Если функция
монотонна и ограничена при
или при
,
то существует соответственно её левый
предел
или её правый предел
.
Следствие
5 Ограниченная монотонная
последовательность
имеет предел.
Первый и второй замечательные пределы
Определение.При вычислении пределов выражений, содержащих тригонометрические функции, часто используют предел
,
называемый первым замечательным пределом.
Читается: предел отношения синуса к его аргументу равен единице, когда аргумент стремится к нулю.
Пример
Найти ![]()
Решение.
Имеем неопределённость вида
.
Теорема о пределе дроби неприменима.
Обозначим
тогда при
и

Пример
3 Найти
Решение.

Определение.
Равенства
и
называются вторым
замечательным пределом.
Замечание. Известно, что предел числовой последовательности
имеет предел, равный е :
.
Число е называют
неперовым числом. Число е иррациональное,
его приближённое значение равно 2,72 (е
= 2, 718281828459045…). Некоторые свойства числа
е делают особенно удобным выбор этого
числа в качестве основания логарифмов.
Логарифмы по основанию е называются
натуральными логарифмами и обозначаются
Заметим, что
.
Примем
без доказательства утверждение, что к
числу е стремится и функция ![]()
Если
положить
то из
следует
.
Эти равенства широко используются при
вычислении пределов. В приложениях
анализа большую роль играет показательная
функция с основанием е. Функция
называется экспоненциальной, употребляется
также обозначение ![]()
Пример
Найти
Решение.
Обозначим
очевидно,
при
Имеем
![]()
