- •Введение
- •Общие рекомендации студенту по самостоятельной работе над математическими курсами
- •1.2. Арифметические векторы. Линейные операции над векторами. n-мерное арифметическое пространство
- •2. Системы векторов
- •2.1. Линейная зависимость векторов. Системы векторов.
- •2.3. Эквивалентные системы векторов
- •3.1. Матрицы. Основные определения
- •3.2. Операции над матрицами и их свойства
- •3.3. Определитель матрицы.
- •3.3.1. Определители второго порядка
- •3.3.2. Определители n-го порядка
- •3.3.3. Определители третьего порядка
- •3.3.4. Свойства определителей
- •3.4. Обратная матрица, ее свойства и вычисление
- •3.4.1. Решение матричных уравнений с помощью обратной матрицы
- •3.4.2. Нахождение обратной матрицы с помощью элементарных преобразований ее строк.
- •3.5. Ранг матрицы
- •3.5.1. Понятие минора k-го порядка матрицы. Определение ранга матрицы
- •3.5.2. Элементарные преобразования. Вычисление ранга матрицы с помощью элементарных преобразований
- •3.5.3. Понятие линейной зависимости строк (столбцов) матрицы. Другое определение ранга матрицы
- •4. Системы линейных алгебраических уравнений
- •4.1. Основные понятия
- •5. Геометрия пространства Rn
- •5.1. Прямые в R2
- •5.1.1. Уравнение линии на плоскости R2
- •5.1.2. Общее уравнение прямой
- •5.1.3. Уравнение прямой с угловым коэффициентом
- •5.1.4. Уравнение прямой, проходящей через данную точку
- •в заданном направлении. Уравнение пучка прямых
- •5.1.6. Уравнение прямой в отрезках
- •5.1.7. Нормальное уравнение прямой
- •5.1.8. Расстояние от точки до прямой
- •5.1.9. Угол между прямыми. Условия параллельности
- •и перпендикулярности двух прямых
- •5.1.10. Точка пересечения двух прямых
- •5.2. Прямая и плоскость в пространстве
- •5.2.1. Канонические уравнения прямой
- •5.2.3. Векторное и параметрические уравнения прямой
- •5.2.4. Угол между прямыми. Взаимное расположение двух прямых
- •5.2.5. Общее уравнение плоскости
- •5.2.6. Уравнение плоскости в отрезках
- •5.2.8. Нормальное уравнение плоскости
- •5.2.9. Расстояние от точки до плоскости
- •5.2.10. Взаимное расположение двух плоскостей
- •5.2.11. Общие уравнения прямой
- •5.2.12. Взаимное расположение прямой и плоскости
- •5.3. Гиперплоскость в пространстве Rn
- •5.4. Выпуклые множества
- •6. Теория пределов последовательностей
- •6.1. Числовые последовательности
- •6.1.3. Свойства бесконечно малых последовательностей.
- •6.2. Сходящиеся последовательности
- •6.2.1. Определение предела последовательности.
- •6.2.2. Свойства сходящихся последовательностей.
- •7. Предел и непрерывность функции
- •7.1. Понятие функции одной переменной.
- •7.1.1. Определение функции. Элементарные функции.
- •7.1.2. Свойства функции одной независимой переменной.
- •7.1.3. Некоторые функциональные зависимости, используемые в экономике.
- •7.2. Предел функции
- •7.2.1. Понятие предела функции в точке.
- •7.2.2. Теоремы о пределах функций.
- •7.2.3. Замечательные пределы.
- •7.2.4. Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
- •7.2.5. Сравнение бесконечно малых функций.
- •7.2.6. Раскрытие неопределенностей.
- •7.3. Непрерывность функции
- •7.3.1. Непрерывность функции в точке и на множестве.
- •7.3.2. Арифметические действия над непрерывными функциями.
- •7.3.3. Непрерывность сложной и обратной функции.
- •7.3.4. Точки разрыва функции и их классификация.
- •7.3.5. Свойства функций, непрерывных на отрезке.
- •8.1. Производная
- •8.1.2. Геометрический смысл производной. Уравнения касательной и нормали к плоской кривой. Угол между кривыми.
- •8.1.3. Физический смысл производной.
- •8.1.4. Непрерывность дифференцируемой функции.
- •8.1.5. Основные правила дифференцирования.
- •8.1.6. Таблица производных основных элементарных функций.
- •8.1.7. Производная степенно-показательной функции.
- •8.1.8. Примеры вычисления производных.
- •8.1.9. Производная неявной функции.
- •8.2. Дифференциал
- •8.2.1. Понятие дифференциала функции в точке. Геометрический смысл дифференциала.
- •8.2.2. Применение дифференциала к приближенным вычислениям.
- •8.2.3. Производные и дифференциалы высших порядков.
- •8.2.4. Основные теоремы о дифференцируемых функциях.
- •8.2.5. Правило Лопиталя раскрытия неопределенностей.
- •8.3. Исследование функций с помощью производных
- •8.3.1. Условия постоянства, возрастания и убывания функций.
- •8.3.3. Наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке.
- •8.3.4. Выпуклость и вогнутость графика функции.
- •8.3.5. Асимптоты графика функции.
- •1. Многомерное арифметическое пространство
- •Тренировочное задание 1
- •Решение тренировочного задания 1
- •2. Системы векторов
- •Тренировочное задание 2
- •Решение тренировочного задания 2
- •3. Матрицы и определители
- •3.1. Матрицы и операции над ними
- •Тренировочное задание 3.1
- •Решение тренировочного задания 3.1
- •3.2. Определители и их свойства
- •Тренировочное задание 3.2
- •Решение тренировочного задания 3.2
- •4. Системы линейных уравнений
- •Тренировочное задание 4
- •Решение тренировочного задания 4
- •5. Аналитическая геометрия
- •5.1. Элементы аналитической геометрии на плоскости
- •Решение тренировочного задания 5.1
- •5.2. Элементы аналитической геометрии в пространстве
- •Тренировочное задание 5.2
- •Решение тренировочного задания 5.2
- •6. Сходимость числовых последовательностей.
- •Тренировочное задание № 6.
- •Решение тренировочного задания № 6.
- •7. Предел и непрерывность функции.
- •Тренировочное задание № 7.
- •Решение тренировочного задания № 7.
- •8. Дифференциальное исчисление функций одной переменной.
- •Тренировочное задание № 8
- •Решение тренировочного задания № 8.
7.1.3. Некоторые функциональные зависимости, используемые в экономике.
Посредством функциональной зависимости могут быть описаны многие соотношения в области экономики. Например:
1) |
Функция спроса – зависимость спроса D (demand ) на |
|||||
некоторый товар в зависимости от его цены p( price) : |
D = f ( p) ; |
|||||
2) |
Функция предложения – зависимость предложения S (supply) |
|||||
на некоторый товар в зависимости от его цены p : |
S = g( p) ; |
|||||
3) |
Функция полезности – субъективная числовая оценка |
|||||
полезности |
u (utility) |
количества |
f (x) |
некоторого товара для |
||
данного индивида: u = g(x) ; |
|
|
|
|||
4) |
Однофакторная производственная функция – зависимость |
|||||
объема y |
продукции |
от объема |
b] |
используемого ресурса: |
y= f (x) ;
5)Функция издержек – зависимость издержек I на производство x единиц продукции;
6)Налоговая ставка – зависимость налоговой ставки N , выраженной в процентах, от величины годового дохода f (x) .
Конкретный вид функциональной зависимости определяется с учетом обстоятельств и имеющейся информации.
7.2. Предел функции
Перейдем теперь к изучению более сложной формы операции предельного перехода, основанного на понятии предела (или предельного значения) функции. Ниже это понятие дается в двух эквивалентных формах – вначале, опираясь на ранее изученное понятие предела последовательности, а затем вовсе не использующее его.
7.2.1. Понятие предела функции в точке.
Пусть |
функция |
y = f (x) определена на некотором числовом |
|
множестве |
X ={x} |
и точка |
x0 является предельной точкой этого |
множества |
( x0 называется |
предельной точкой множества x X , |
если в любой ε -окрестности этой точки есть точки множества X , отличные от x0 ).
88
Определение 7.1. Число A называется пределом функции f (x) в точке x0 , если для любой последовательности значений аргумента x1, x2 , x3,..., xn ,…, сходящейся к x0 , причем xn ≠ x0 , соответствующая
последовательность |
значений функции |
f (x1), |
f (x2 ), …, f (xn ) ,… |
сходится к числу A : |
f (x) = A или f (x) → A при x → x0 . |
||
lim |
|||
x→x0 |
|
|
|
Данное определение предела функции в |
точке называется |
определением на языке последовательностей или определением предела по Гейне.
Определение 7.2. Число A называется пределом функции f (x) в
точке x0 , |
если для |
любого, |
сколь угодно |
малого числа ε >0 |
||||||
существует |
число |
δ >0, такое, |
что |
для |
всех |
x X ( x ≠ x0 ), |
||||
удовлетворяющих неравенству |
[a,b]<δ , |
выполняется неравенство |
||||||||
|
f (x) − A |
|
<ε . |
|
|
|
|
|
x = x0 называют |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Данное определение предела функции |
в точке |
||||||||
определением на языке « (A ≠ B), » |
или |
определением предела по |
Коши. Можно доказать теорему, что оба определения предела эквивалентны.
Определение 7.3. Число A называется правым (левым) пределом
функции f (x) в точке |
c [a,b], если для любой сходящейся к x0 |
|||||
последовательности |
f (c) = C ,…, |
для которой xn > x0 |
( xn < x0 ), |
|||
соответствующая |
последовательность |
значений |
функции |
|||
f (x1), f (x2 ), f (x3 ), …, f (xn ) ,… сходится к числу A . |
|
|||||
Правый предел (предел справа) обозначается |
|
|||||
lim |
f (x) = lim |
f (x) = f (x0 +0) = A , |
|
|||
x→x0 |
, x<x0 |
x→x0 |
+0 |
|
|
|
а левый предел (предел слева) |
|
|
|
|
||
lim |
f (x) = lim |
f (x) = f (x0 −0) = A. |
|
|||
x→x0 |
, x<x0 |
x→x0 |
−0 |
|
|
|
Правый и левый пределы называют односторонними пределами |
||||||
функции в точке. |
|
|
|
|
|
|
Теорема 7.1. Функция f (x) имеет предел в точке x0 |
тогда и |
|||||
только тогда, когда в этой точке существуют |
предел справа и предел |
слева и они равны: f (x0 −0) = f (x +0) = A .
89
Определение 7.4. Число A называют пределом функции f (x) при x → ∞, если для любой бесконечно большой последовательности ( xn ) значений аргумента соответствующая последовательность
( f (xn )) значений функции сходится к A : lim f (x) = A.
x→∞
7.2.2. Теоремы о пределах функций.
Ниже приведены основные свойства предела функции и арифметических операций над функциями, имеющими предел, с помощью которых во многих случаях упрощается вычисление пределов.
Теорема 7.2. |
Если функции |
f (x) |
и g(x) |
имеют в точке x0 |
|||||||||||
пределы A и B , |
т.е. |
lim f (x) = A, |
lim |
g(x) = B , то: |
|||||||||||
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
||||
1. Предел суммы (разности) функций равен сумме (разности) |
|||||||||||||||
пределов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lim ( f (x) ± g(x) )= lim f (x) ± lim g(x) = A ± B ; |
|||||||||||||||
x→x0 |
|
x→x0 |
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|||
2. |
Постоянный множитель можно выносить за знак предела: |
||||||||||||||
|
|
|
lim c f (x) = c lim |
f (x) = cA; |
|||||||||||
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
||||
3. |
Предел произведения равен произведению пределов: |
||||||||||||||
|
lim ( f (x) g(x)) )= lim f (x) lim g(x) = AB ; |
||||||||||||||
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
x→x0 |
|
||
4. |
Предел частного равен частному пределов: |
|
|||||||||||||
|
|
|
f |
(x) |
|
lim f (x) |
|
|
|
A |
|
|
|||
|
|
lim |
= |
x→x0 |
|
= |
|
, если |
B ≠ 0 . |
||||||
|
|
g |
(x) |
lim g |
(x) |
|
B |
||||||||
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Пример 7.1. |
Найти lim |
2x5 − x3 |
|
. |
|
|
|
|
|||||||
x |
2 |
− x |
+2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
x→1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Решение. Найдем предел знаменателя: |
|
|
|||||||||||||
|
lim(x2 − x +2) = lim x2 − lim x + lim 2 =12 |
−1+ 2 = 2 ≠ 0 . |
|||||||||||||
|
x→1 |
|
|
x→1 |
|
|
x→1 |
|
|
|
x→1 |
|
Значит, можно применить теорему о пределе частного:
|
2x |
5 |
− x |
3 |
|
lim (2x5 − x3 ) |
|
2 |
5 |
3 |
|
|
lim |
|
|
= |
x→1 |
= |
1 |
−1 |
= |
1 . |
|||
x2 − x +2 |
lim (x2 − x +2) |
|
2 |
|||||||||
x→1 |
|
|
|
|
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
x→1 |
|
|
|
|
|
|
90
7.2.3. Замечательные пределы.
Здесь приведены два важных предельных соотношения, широко
используемых в математике и ее приложениях: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
lim sin x =1 |
(первый замечательный предел) |
(7.1) |
|||||||||||||||
x→0 |
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( 7.2) |
|||
lim 1+ |
x |
= e (второй замечательный предел) |
|||||||||||||||
x→∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приведенные замечательные пределы часто используются при |
|||||||||||||||||
вычислении других пределов. |
3x +1 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Пример 7.2. |
Найти lim |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
3x |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Решение. Имеем |
x→∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x |
2 |
|
|
3x +1 2x |
|
|
1 2x |
|
|
1 3x 3x |
|
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
lim |
|
|
= lim 1+ |
|
|
= lim |
1+ |
|
|
|
|
= e3 = 3 e2 . |
|||||
|
|
|
|
||||||||||||||
x→∞ 3x |
|
|
x→∞ |
|
3x |
x→∞ |
|
3x |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 7.3. |
Найти |
lim(1+ x)x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
x→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Решение. |
Сделаем замену 1 = y . Тогда при |
x → 0 имеем, что |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|||
y → ∞ . Следовательно, |
lim(1+ x)x = lim |
1+ |
|
|
= e . |
|
|
|
|||||||||
|
y |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
x→0 |
|
|
|
y→∞ |
|
|
|
|
|
|
7.2.4. Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
Для изучения асимптотического поведения функций и для
установления их эквивалентности используются |
понятия бесконечно |
|||
малых и бесконечно больших функций. |
|
|||
Определение 7.5. Функция |
f (x) называется бесконечно малой в |
|||
точке x = x0 , |
если |
ее предел |
в этой точке |
равен нулю, т.е. |
lim f (x) = 0 . |
Аналогично определяются бесконечно малые функции |
|||
x→x0 |
|
|
|
|
при x → ∞, x → +∞, |
x → −∞, x → x0 +0, x → x0 −0 . |
91
Например, функция y = x4 −1 является бесконечно малой при
x =1 и при |
x = −1; функция y = x−3 является бесконечно малой при |
x → ∞, функция y = ex является бесконечно малой при x → −∞. |
|
Теорема 7.3. Алгебраическая сумма и произведение любого |
|
конечного |
числа бесконечно малых функций при x → x0 , |
произведение бесконечно малой функции на ограниченную функцию являются бесконечно малыми функциями при x → x0 .
Теорема 7.4. Для того, чтобы число A было пределом функции f (x) в точке x0 , необходимо и достаточно, чтобы выполнялось
равенство f (x) = A +α(x), |
|
где α(x) ― бесконечно малая функция при |
|||||||||||||||||||||||||||||
x → x0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение |
7.6. |
Функция |
|
|
y = f (x) называется |
бесконечно |
|||||||||||||||||||||||||
большой в то чке x = x0 , если для любого |
|
M >0 существует число |
|||||||||||||||||||||||||||||
δ >0, такое, |
что для любых |
|
|
|
x X , для которых 0< |
|
x − x0 |
|
<δ , |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
выполняется |
|
неравенство |
|
f (x) |
|
> M . В этом случае пишут: |
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
lim f (x) = ∞ . |
|
Если |
|
же |
выполняется |
неравенство |
|
f (x)> M |
|||||||||||||||||||||||
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( f (x) < −M ), то пишут: |
lim |
f (x) = +∞ |
( lim f (x) = −∞). |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
x→x0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Теорема |
7.5. |
Если |
f (x) |
|
бесконечно |
|
большая функция |
|
при |
||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
x → x0 , то |
|
1 |
|
|
|
бесконечно малая функция при x → x0 ; если |
g(x) |
||||||||||||||||||||||||
f |
(x) |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
― бесконечно |
|
малая |
|
функция |
при |
x → x0 , причем |
g(x0 ) ≠ 0 в |
||||||||||||||||||||||||
некоторой окрестности |
точки |
x0 |
, то |
1 |
|
|
бесконечно большая |
||||||||||||||||||||||||
|
g(x) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
функция при |
|
x → x0 . Например, |
|
|
f (x) = x −2 бесконечно малая при |
||||||||||||||||||||||||||
x → 2 , тогда |
|
|
1 |
|
= |
|
1 |
|
|
|
|
|
бесконечно большая при x → 2 . |
|
|
||||||||||||||||
|
f (x) |
x −2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
92