Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
сборник выс мат часть 1(2013).pdf
Скачиваний:
144
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
2.2 Mб
Скачать

5.151. lim x cos x .

x0

 

1

5.152. lim(

2

arccos x) x .

 

x0

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.

 

 

 

xx0 +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.

xx0 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-

 

xx0

 

 

 

ществуют односторонние пределы

lim

f (x) , lim f (x) и при этом имеют ме-

 

 

 

xx0 +0

xx0 0

сто равенства lim f (x) = lim f (x) = lim

f (x) .

xx0

xx0

+0

xx0 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

x1

 

 

 

 

 

 

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 –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

x10

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1+0

x1+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-

 

 

 

x20

 

x20

 

 

 

 

x2+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

x1 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

x1

= 0 ,

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

f (1 0) = lim f (x) = lim 5 +

 

1

 

 

=

 

5 +

 

 

1

 

 

= 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

+ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

x10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + 4x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если же x 1 + 0 , то дробь

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

стремится к +∞ , а значит lim 4

x1

= +∞,

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

lim

 

 

1

 

= 0 ,

f (1 + 0) = lim

f (x) = lim 5 +

 

 

1

 

 

= 5 + 0 = 5 .

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

x10 1 + 4

 

 

 

x1+0

 

 

 

 

 

 

x1+0

 

1 + 4

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

x1

235

Задачи для самостоятельного решения

Найти левый и правый пределы функции при x x0 :

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

5.153. f (x) = e

xa

,

 

 

x

= a .

5.154. f (x) =

 

 

,

x

=3.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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) =

1x

, x

=1.

 

 

1

 

 

 

1 + 7

0

 

 

1x

 

 

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

.

 

xπ +0

π + 2x

2

 

 

 

 

5.170.

5.172.

lim arcsin(x + 2) .

x→−2

x2 + 2x

lim

1 + cos x

.

 

xπ+0

sin x

5.172. limπ

( tg2 α +secα tgα).

α

2

0

 

 

 

236