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

7.1.3. 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

xx0

 

 

 

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 ,

 

xx0

, x<x0

xx0

+0

 

 

 

а левый предел (предел слева)

 

 

 

 

lim

f (x) = lim

f (x) = f (x0 0) = A.

 

xx0

, x<x0

xx0

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:

 

 

 

xx0

 

 

 

 

xx0

 

 

 

1. Предел суммы (разности) функций равен сумме (разности)

пределов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim ( f (x) ± g(x) )= lim f (x) ± lim g(x) = A ± B ;

xx0

 

xx0

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

2.

Постоянный множитель можно выносить за знак предела:

 

 

 

lim c f (x) = c lim

f (x) = cA;

 

 

 

xx0

 

 

 

 

xx0

 

 

 

3.

Предел произведения равен произведению пределов:

 

lim ( f (x) g(x)) )= lim f (x) lim g(x) = AB ;

 

xx0

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

xx0

 

4.

Предел частного равен частному пределов:

 

 

 

 

f

(x)

 

lim f (x)

 

 

 

A

 

 

 

 

lim

=

xx0

 

=

 

, если

B 0 .

 

 

g

(x)

lim g

(x)

 

B

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

Пример 7.1.

Найти lim

2x5 x3

 

.

 

 

 

 

x

2

x

+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Найдем предел знаменателя:

 

 

 

lim(x2 x +2) = lim x2 lim x + lim 2 =12

1+ 2 = 2 0 .

 

x1

 

 

x1

 

 

x1

 

 

 

x1

 

Значит, можно применить теорему о пределе частного:

 

2x

5

x

3

 

lim (2x5 x3 )

 

2

5

3

 

 

lim

 

 

=

x1

=

1

1

=

1 .

x2 x +2

lim (x2 x +2)

 

2

x1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

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)

x0

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 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

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

xx0

 

 

 

 

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 = x3 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

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( f (x) < M ), то пишут:

lim

f (x) = +∞

( lim f (x) = −∞).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

 

xx0

 

 

 

 

 

 

 

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