- •1. Множини. Дії над множинами.
- •2. Множина дійсних чисел та її підмножини.
- •3. Поняття функції дійсної змінної.
- •4. Способи задання функції.
- •5. Обернена функція.
- •6. Складена функція.
- •7. Числові послідовності.
- •8. Елементи поведінки функції.
- •Обмеженість функції.
- •Монотонність функції.
- •Парність, непарність, періодичність.
- •9. Елементарні функції.
Півінтервали: ( a;b] = { x Ρ | a < x £ b} ; |
[ a;b) = { x Ρ | a £ x < b} . |
|
Інтервал: ( a;b) = { x Î ¡ | a < x < b} . |
|
|
Розглядаються також нескінченні |
інтервали та півінтервали: |
( -¥;a) , ( b;+¥) , ( -¥;+¥) , |
( -¥;a] , |
[ b;+¥) . Усі вказані множини часто об’єднують терміном проміжок X . Далі будемо мати справу зі |
|||||||
спеціальною підмножиною множини дійсних |
чисел, а |
саме |
e -околом точки |
x0 : |
||||
Ue ( x0 ) |
= { x Î ¡ | x0 - e < x < x0 + e} . Множину |
o |
|
|
називають проколотим e -околом |
|||
Ue ( x0 ) = Ue ( x0 ) \ { x0} |
||||||||
точки x0 . |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
a ) |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
б ) |
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ab
в)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
0 - e |
|
|
x |
0 |
x |
0 + e |
||
|
|
|
|
|
г |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 0 |
- e |
|
x |
0 |
x 0 |
+ e |
|
||
|
|
|
|
д |
) |
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Підмножини множини ¡ : |
|||||||||||
а) відрізок; |
б) півінтервали; в) інтервал; |
||||||||||
г)e -окіл; |
д) проколотий e -окіл. |
||||||||||
Звернемо увагу, що відрізок [ a;b] і інтервал |
( a;b) |
на перший погляд відрізняються дуже мало: перша |
|||||||||
підмножина “багатша” за другу всього на дві точки – кінці відрізка. Однак така різниця є дуже принциповою і надзвичайно важливою в математиці. Справа в тому, що будь-яка точка інтервалу ( a;b) є внутрішньою
точкою, тобто і лівіше, і правіше від цієї точки знаходяться інші точки інтервалу. Нехай X – числова множина, тобто X Ì ¡ .
Означення 7. Якщо $M Î X "x Î X : x £ M , то M називається найбільшим (максимальним)
елементом множини X і позначається M = max X . |
|
Означення 8. Якщо $m Î X "x Î X : x ³ m , то m називається найменшим (мінімальним) елементом |
|
множини X і позначається m = min X . |
|
Означення 9. Якщо $c Î ¡ "x Î X : x £ c , то множина X називається обмеженою зверху, а число c − |
|
верхньою межею (гранню) |
множини X . Якщо $d Î ¡ "x Î X : x ³ d , то множина X називається |
обмеженою знизу, а число d |
− нижньою межею (гранню) множини X . Множина, обмежена і зверху і |
знизу, називається обмеженою. |
|
Для обмеженої зверху множини множина |
всіх її верхніх меж має мінімальний елемент, який називається |
точною верхньою межею (гранню) |
і позначається символом sup X . Очевидно, що |
sup X = max X Û sup X Î X . Аналогічно для обмеженої знизу множини множина всіх її нижхніх меж має максимальний елемент, який називається точною нижньою межею (гранню) і позначається символом
inf X ; inf X = min X Û inf X Î X . |
|
|
|
Приклад. |
|
1) |
X = ( 0;+¥) − обмежена знизу, необмежена зверху, |
max X не існує, min X не існує, sup X не існує, |
inf X = 0 . |
|
|
2) |
X = ( a;b] − множина X обмежена, max X = b , min X |
не існує, sup X = b , inf X = a . |
3. Поняття функції дійсної змінної.
Сталою називається величина, яка зберігає одне і те ж числове значення. Наприклад, відношення довжини кола до його діаметру є величина стала і дорівнює p .
Змінною величиною називається величина, яка може набувати різних числових значень. Наприклад, якщо тіло рухається рівномірно, то s = vt , де шлях s і час t – змінні величини, швидкість v – стала величина.
Нехай тепер задано дві підмножини множини дійсних чисел X Ì ¡, Y Ì ¡ .
Означення 10. Якщо кожному елементу x Î X ставиться у відповідність певний єдиний елемент y ÎY , то говорять, що на множині X задана функція y = f ( x) .
При цьому x називають незалежною змінною (або аргументом), а y – залежною змінною (або
значенням функції). Символ f означає закон відповідності між x і y .
Множину X називають областю визначення функції і позначають D ( f ) , а множину Y – областю значень функції (позначатимемо її E ( f ) ). Якщо множина D ( f ) спеціально не описана, то вона
визначається як множина тих значень x , для яких y = f ( x) має зміст.
Зауваження. Функція, задана згідно з означенням 10, називається однозначною. Якщо у цьому означенні
відкинути умову єдиності |
елемента |
y Î E ( f ) , то |
прийдемо |
до більш |
загального поняття – так званої |
||||||||
багатозначної функції, яка допускає, щоб кожному значенню |
x Î D ( f ) |
відповідало не одне, а декілька |
|||||||||||
(можливо, безліч) значень |
y Î E ( f ) |
. Надалі, говорячи про функцію, матимемо на увазі лише однозначну |
|||||||||||
функцію. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Приклад. Знайти область визначення функції y = |
|
4 - x2 |
+ log2 ( x +1) . |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
Розв’язання. Областю визначення функції є всі значення x , які задовольняють умови: |
|||||||||||||
ï4 - x ³ 0 |
ï( |
x - 2 |
) ( |
x + 2 |
) |
£ 0 |
|
|
|
|
|
||
ì |
2 |
ì |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
íx ¹ 0 |
Û íx ¹ 0 |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|||
ï |
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
îx +1 > 0 |
îx > -1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Отже, область визначення заданої функції x Î( -1;0) U( 0;2] .
4. Способи задання функції.
Аналітичний спосіб. Цей спосіб є найбільш поширеним. Його суть – задання функції за допомогою
формули. Розглянемо деякі різновиди аналітичного способу задання функції. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
а) Якщо залежність між x |
і |
y |
|
задана у вигляді |
y = f ( x) , то кажуть, що функція |
f |
задана явно. |
|||||||||||||||||||||||
Наприклад, y = 3x + 2 , |
|
y = x2 + sin x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
б) Якщо змінні x і |
y зв’язані між собою рівнянням вигляду F ( x, y) |
= 0 , тобто рівнянням, не розв’язаним |
||||||||||||||||||||||||||||
відносно y або x , то кажуть, що функція |
y = f ( x) задана неявно. Наприклад, tg( x + y) - x - y = 0 . |
|||||||||||||||||||||||||||||
Інколи рівняння F ( |
x, y) = 0 можна розв’язати щодо |
x |
або y |
і звести до функції, заданої явно: y = f ( x) |
||||||||||||||||||||||||||
або x = g ( y) . Наприклад, рівність |
x2 + y2 - 4 = 0 , що задає коло радіуса 2 з центром в початку координат, |
|||||||||||||||||||||||||||||
неявно визначає |
такі |
функції: |
|
|
|
|
|
|
|
(верхнє |
півколо) і |
y = - |
|
, - 2 £ x £ 2 (нижнє |
||||||||||||||||
y = |
|
|
4 - x2 , - 2 £ x £ 2 |
4 - x2 |
||||||||||||||||||||||||||
півколо) або x = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
4 - y2 , - 2 £ y £ 2 (праве півколо) і x = - |
|
4 - y2 , - 2 £ y £ 2 (ліве півколо). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
в) Якщо x і |
y задаються як функції допоміжної змінної – параметра |
t , то кажуть, що функція задана |
||||||||||||||||||||||||||||
параметрично. Наприклад, параметричне |
|
|
|
|
y = |
x |
2 |
|
|
|
ìx = 2t |
, t Î R, а |
||||||||||||||||||
рівняння параболи |
|
+1 |
має вигляд í |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
= t2 |
+1 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
î y |
|
|||||
параметричне рівняння еліпса |
x |
2 |
+ |
y |
2 |
|
= 1 |
– |
ìx = a cost |
, t Î[ 0;2p ] . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
a2 |
b2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î y = bsin t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
г) Функція може бути задана на окремих підмножинах різними аналітичними виразами. Зокрема, |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ì f |
|
( x) , x Î D ( f |
|
) |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
y = f ( x) = íï |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
ï f |
2 ( x) , x Î D ( f2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
î |
|
|
|
|
|
f ( x) |
|
буде D ( f ) = D ( |
f1 ) U D ( f2 ) , причому D ( f1 ) I D ( f2 ) = Æ . |
|
|||||||||||||||||||
Тут областю визначення функції |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Табличний спосіб. Важливим способом задання функції є табличний, коли значення x |
та відповідні їм |
|||||||||||||||||||||||||||||
значення y задаються у вигляді таблиці: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x1 |
x2 |
xi |
|
xi+1 |
|
|
|
|
xn |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
y1 |
y2 |
yi |
|
yi+1 |
|
|
|
|
yn |
|
|
|
||||||||
Табличний спосіб задання функції часто використовують тоді, коли інформація про незалежну змінну та функцію подається у вигляді скінченної (зліченної) кількості точок. Якщо необхідно знайти наближений
