Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Высшая математика / Uchebno-prakt.posobie (1 chast).pdf
Скачиваний:
193
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
1.86 Mб
Скачать

7. Предел и непрерывность функции

Понятие функциональной зависимости наряду с операцией предельного перехода лежат в основе построения математического анализа. Ниже даются необходимые определения и факты.

7.1. Понятие функции одной переменной.

Прежде, чем перейти к изучению другой более сложной формы операции предельного перехода, основанной на понятии предела (или предельного значения) функции, уточним само понятие функции.

7.1.1. Определение функции. Элементарные функции.

Пусть даны два

множества X и

Y ,

элементы

которых

будем

обозначать x и y , соответственно. Если каждому элементу

x X по

определенному правилу f поставлен в соответствие единственный

элемент

y = f (x) Y , то говорят, что на множестве

 

X

задана

функция

y = f (x) ;

пишут также

f :

X Y

или

x f (x) .

Множество

X

называется областью определения

D( f ) = X ,

а

множество

E( f ) Y

областью значений функции. При этом x

называется

независимой переменной или аргументом, а

y

зависимой переменной или функцией.

 

 

 

 

Множество

пар

{(x, f (x)) : x D( f )}

называется

графиком

функции f .

 

 

 

 

 

 

 

Пусть функция y = f (x) задана на множестве X ={x}, а Y ={y}-

множество ее значений. Если каждому значению y Y

соответствует

только одно значение x X , для которого

f (x) = y , то на множестве

Y определена функция

x =g (y) , для которой множеством значений

является множество

X .

Функция g: y x называется обратной к

функции f

, а обе функции f и g называются взаимообратными.

 

Функции могут задаваться различным способом: аналитическим выражением (формулой), при помощи таблиц или графиков, посредством некоторого алгоритма, реализуемого компьютерной программой и т. д.

Основными элементарными функциями являются: постоянная y = const, степенная y = xα , показательная y = ax , a > 0, a 1,

86

логарифмическая

y = loga x, a > 0, a 1,

тригонометрические

y = sin x,

y = cos x

y = tg x

y = ctg x

и

обратные

тригонометрические функции y = arcsin x,

y = arccos x ,

y = arctg x ,

y = arcctg x .

 

 

 

 

 

 

Все функции, получаемые из элементарных функций с помощью конечного числа арифметических действий, а также конечного числа операций взятия функции от функции (суперпозиция функций),

составляют класс элементарных функций. Например, функция

y = 1x2 является элементарной, а ее графиком является верхняя половина окружности радиуса 1 с центром в начале координат.

7.1.2. Свойства функции одной независимой переменной.

Функция

y = f (x) ,

область определения которой симметрична

относительно нуля,

называется четной (нечетной), если для всех

x D( f )

выполняется равенство f (x) = f (x) ,

( f (x) = − f (x)) .

Функция

y = f (x) называется

периодической, если

существует

такое число

T > 0 ,

что

для

всех

x D( f )

выполняется

равенство f (x T ) = f (x +T ) = f (x) .

 

 

 

 

 

Функция

y = f (x)

называется возрастающей (неубывающей) на

множестве X , если для всех x1, x2 X таких, что x1< x2

выполняется

неравенство

f (x1) < f (x2 )

( f (x1) f (x2 ) ).

Функция

y = f (x)

называется убывающей (невозрастающей)

на множестве

X , если

для всех

x1, x2 X

таких,

что

x1 < x2

выполняется

неравенство

f (x1) > f (x2 )

( f (x1) f (x2 ) ).

Возрастающие,

убывающие,

неубывающие и невозрастающие функции называются монотонными. Функция y = f (x) называется ограниченной сверху на множестве

X , если существует число M такое, что f (x) M для всех x X . Функция y = f (x) называется ограниченной снизу на множестве

X , если существует число m , что f (x) m для всех x X . Функция y = f (x) , ограниченная и сверху, и снизу на множестве

X , называется ограниченной на этом множестве.

87