- •Раздел I. Элементы линейной и векторной алгебры Основы аналитической геометрии
- •Глава 1. Элементы линейной алгебры
- •1.1. Матрицы и операции над ними
- •1.3. Обратная матрица. Решение матричных уравнений
- •1.4. Ранг матрицы
- •1.6. Система линейных однородных уравнений. Фундаментальная система решений
- •1.7. Контрольные задания к главе 1
- •Глава 2. Элементы векторной алгебры
- •2.1. Векторы на плоскости и в пространстве
- •2.2. Проекция вектора на ось. Скалярное произведение векторов
- •2.3. Векторное и смешанное произведения векторов
- •2.5. Задачи с экономическим содержанием к главам 1, 2
- •2.6. Контрольные задания к главе 2
- •Глава 3. Основы аналитической геометрии
- •3.1. Простейшие задачи аналитической геометрии на плоскости
- •3.2. Прямая линия на плоскости
- •3.4. Прямая и плоскость в пространстве
- •3.5. Понятие гиперплоскости. Выпуклые множества
- •3.6. Контрольные задания к главе 3
- •Раздел II. Введение в математический анализ
- •Глава 4. Функция одной переменной
- •4.1. Функциональная зависимость и способы ее представления
- •4.2. Элементарные функции. Преобразование графиков функций
- •Глава 5. Пределы и непрерывность
- •5.1. Числовая последовательность
- •5.2. Предел последовательности
- •5.3. Предел функции. Раскрытие простейших неопределенностей
- •5.4. Замечательные пределы
- •5.5. Сравнение бесконечно малых
- •5.6. Односторонние пределы
- •5.7. Непрерывность и точки разрыва функции
- •5.8. Контрольные задания к разделу II
- •Глава 6. Производная и дифференциал
- •6.1. Определение производной. Правила дифференцирования
- •6.2. Производная сложной функции
- •6.3 Логарифмическая производная и производная неявной функции
- •6.4. Геометрический и механический смысл производной. Производные высших порядков
- •6.6. Контрольные задания к главе 6
- •Глава 7. Приложения производной
- •7.1. Теорема о среднем значении. Формула Тейлора
- •7.2. Правило Лопиталя-Бернулли
- •7.4. Выпуклость (вогнутость) графика функции. Точки перегиба
- •7.5. Асимптоты. Построение графиков функций
- •7.7. Контрольные задания к главе 7
- •Примерные варианты тестовых заданий
- •ОТВЕТЫ
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Содержание
5.151. lim x cos x .
x→0
|
1 |
|
5.152. lim( |
2 |
arccos x) x . |
|
||
x→0 |
π |
5.6. Односторонние пределы
Определение левого и правого пределов функции в точке. Пусть функция y = f (x) определена в некоторой правой полуокрестности точки x0 , т.е. на не-
котором интервале (x0 ; x0 +δ) , где δ > 0 .
Первое определение односторонних пределов функции (по Коши, или «на языке ε −δ »):
1) Число A называется пределом справа функции f (x) в точке x0 (или пра-
восторонним пределом), если для любого сколь угодно малого положительного
числа ε найдется такое число δ > 0 , что для всех x , таких, что 0 < x − x0 <δ , |
|||||
выполнено неравенство |
|
|
f (x) − A |
|
<ε . |
|
|
||||
Обозначается это так: |
lim f (x) = A или f (x0 + 0) = A. |
||||
|
|
|
x→x0 +0 |
2) Число A называется пределом слева функции f (x) в точке x0 (или лево-
сторонним пределом), если для любого сколь угодно малого положительного числа ε найдется такое число δ > 0 , что для всех x , таких, что 0 < x0 − x <δ ,
выполнено неравенство f (x) − A <ε .
Обозначения: lim f (x) = A или f (x0 −0) = A.
x→x0 −0
Первое определение односторонних пределов функции равносильно второ-
му определению (по Гейне или «на языке последовательностей»):
Число A называется пределом справа функции f (x) в точке x0 (или право-
сторонним пределом), если для всякой последовательности xn значений аргу-
мента, стремящейся к x0 и такой, что xn > x0 для любого n , соответствующая последовательность значений функции f (xn ) сходится к A .
233
Число A называется пределом слева функции f (x) в точке x0 (или лево-
сторонним пределом), если для всякой последовательности xn значений аргу-
мента, стремящейся к x0 и такой, что xn < x0 для любого n , соответствующая последовательность значений функции f (xn ) сходится к A .
Очевидно, что lim f (x) |
существует в том и только в том случае, когда су- |
|||
|
x→x0 |
|
|
|
ществуют односторонние пределы |
lim |
f (x) , lim f (x) и при этом имеют ме- |
||
|
|
|
x→x0 +0 |
x→x0 −0 |
сто равенства lim f (x) = lim f (x) = lim |
f (x) . |
|||
x→x0 |
x→x0 |
+0 |
x→x0 −0 |
Пример 5.16. Найти односторонние пределы функций:
1) |
f (x) = |
|
2 |
при x ≤1 при x →1; |
|
|
||||||
x |
|
|
|
|
||||||||
|
|
−x при x >1 |
|
|
|
|||||||
2) |
f (x) = |
x2 |
− 4x + 4 |
при x → 2 ; |
|
|
||||||
|
x − 2 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3) |
f (x) = |
(x +3) |
1 −cos2 x |
при x → 0 ; |
|
|
||||||
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4) |
f (x) = 5 + |
|
|
1 |
|
|
|
при x →1. |
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 + 4 |
x−1 |
|
|
|
|
|
|
||
Решение: 1) Рассматриваемая функция определена на всей числовой оси. |
||||||||||||
Пусть |
x ≤1. Тогда f (x) = x2 . Следовательно, f (1 −0) = lim |
f (x) = lim x2 =1 – |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→1−0 |
x→1−0 |
предел функции |
|
|
f (x) |
в точке x =1 слева. |
|
|
||||||
Если же |
x >1, то |
f (x) = −x и f (1 + 0) = lim |
f (x) = lim (−x) = −1 – предел |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→1+0 |
x→1+0 |
|
справа (см. рис 5.1).
y
1 •
• 1
–1 •
x
Рис.5.1.
234
2) Данная функция определена на всем множестве действительных чисел, кроме точки x = 2 . Преобразуем выражение для f (x) , заметив, что в числителе
дроби находится полный квадрат: |
f |
(x) = |
x2 |
− 4x + 4 |
= |
(x − 2)2 |
= x − 2 при x ≠ 2 . |
||||||||||||||
|
x − 2 |
x |
− 2 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
f (2 −0) = lim f (x) = lim (x − 2) = 0 , |
f (1 + 0) = lim (x − 2) = 0 , т.е. односторон- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
x→2−0 |
|
x→2−0 |
|
|
|
|
x→2+0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ние пределы функции в исследуемой точке равны между собой. |
|||||||||||||||||||||
3) Имеем f (x) = |
(x +3) |
1 −cos2 x = |
(x +3) sin2 x = |
(x +3) |
|
sin x |
|
|
. Учитывая, что |
||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|||
|
|
|
sin x при 0 < x < π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
sin x |
|
|
|
|
|
2 , получаем равенства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
= |
|
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
< x < 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
−sin x при − |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (−0) = lim f (x) = lim −(x +3) sin x |
= −(0 +3) 1 = −3 |
–предел слева в точке ноль; |
||||||||||||||||||
|
|
|
x→−0 |
x→−0 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f (+0) = lim f (x) = lim (x + |
3) sin x = (0 + 3) 1 = 3 – предел справа в точке ноль. |
|||||||||||||||||||
|
|
|
x→+0 |
x→+0 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4)Найдем левосторонний предел данной функции в точке x =1. Если
x→1 −0 , т.е. x стремится к единице, оставаясь меньше единицы, то выражение x −1 стремится к нулю, оставаясь при этом меньше нуля, поэтому дробь
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
стремится к −∞ , а значит справедливы равенства lim 4 |
x−1 |
= 0 , |
|
|
||||||||||||||||||||||||
x −1 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→1−0 |
||||||||
f (1 −0) = lim f (x) = lim 5 + |
|
1 |
|
|
= |
|
5 + |
|
|
1 |
|
|
= 6 . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
1 |
+ 0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
x→1−0 |
x→1−0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 + 4x−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Если же x →1 + 0 , то дробь |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
стремится к +∞ , а значит lim 4 |
x−1 |
= +∞, |
|||||||||||||||||||||||||
|
x |
−1 |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→1−0 |
||||||||
lim |
|
|
1 |
|
= 0 , |
f (1 + 0) = lim |
f (x) = lim 5 + |
|
|
1 |
|
|
= 5 + 0 = 5 . |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
x→1−0 1 + 4 |
|
|
|
x→1+0 |
|
|
|
|
|
|
x→1+0 |
|
1 + 4 |
|
|
|
||||||||||||||
x−1 |
|
|
|
|
|
|
|
x−1 |
235
Задачи для самостоятельного решения
Найти левый и правый пределы функции при x → x0 :
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||
5.153. f (x) = e |
x−a |
, |
|
|
x |
= a . |
5.154. f (x) = |
|
|
, |
x |
=3. |
||||
|
|
1 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x + 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x−3 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5.155. f (x) = |
−2 при x ≤1 |
, а) x0 =1, б) x0 =10 . |
|
|
|
|
|
|
||||||||
x |
при x >1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5.156. f (x) = |
x2 −1 |
, |
x =1. |
5.157. f (x) = |
1 −cos x |
, |
x = 0 . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
x −1 |
|
0 |
|
x |
|
|
0 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
5.158.
5.160.
5.162.
5.164.
|
4 +3 7 |
1 |
|
|
||||
f (x) = |
1−x |
, x |
=1. |
|||||
|
|
1 |
|
|
||||
|
1 + 7 |
0 |
|
|||||
|
1−x |
|
|
|||||
f (x) = |
1 |
|
|
, |
|
x = 0 . |
||
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
0 |
|
|||
|
2 − 2x |
|
|
|
|
|
|
|
f (x) = tg x , |
x |
= π . |
|
|||||
|
|
|
0 |
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
f (x) =[x] – целая часть x ,
5.159. f (x) =(x −52)2 , x0 = 2 .
5.161. f (x) = arctg 1x , x0 = 0 .
5.163. f (x) = |
|
|
sin x |
|
, x = 0 . |
|
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
x |
0 |
|
|
|
|
|
|
x0 = 2 .
5.165. f (x) = |
1 |
, |
{x}= x −[x] – дробная часть x , x0 =1. |
|
|
||||
{x} |
|
|
|||||||
5.166. f (x) = cos π , |
x |
= 0 |
. |
5.167. f (x) = 3tg 2 x , |
x |
= π . |
|||
|
|
x |
|
0 |
|
|
0 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5.168. f (x) = |
2 |
|
, |
x = |
π . |
|
|
|
|
1 + 2tg x |
|
|
|
||||||
|
|
0 |
2 |
|
|
|
Найти пределы
5.169. lim |
|
1 −cos 2x |
. |
|
|
|
|||
x→−0 |
x |
|||
5.171. lim |
1 + cos 2x |
. |
||
|
||||
x→π +0 |
π + 2x |
|||
2 |
|
|
|
|
5.170.
5.172.
lim arcsin(x + 2) . |
||
x→−2 |
x2 + 2x |
|
lim |
1 + cos x |
. |
|
||
x→π+0 |
sin x |
5.172. limπ |
( tg2 α +secα − tgα). |
||
α→ |
2 |
−0 |
|
|
|
|
236