Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MA_I

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
476.68 Кб
Скачать

 

3

Змiст

 

Роздiл I. Дiйснi числа i послiдовностi . . . . . . . . .

5

1.1. Метод математичної iндукцiї . . . . . . . . . .

5

1.2. Формула бiнома Ньютона . . . . . . . . . . . .

8

1.3.Рацiональнi та iррацiональнi числа . . . . . . . 11

1.4.Обмеженi числовi множини та їх точнi межi . 12

1.5.Означення границi послiдовностi . . . . . . . . 15

1.6.Правила знаходження границь . . . . . . . . . 17

1.7.Ознаки iснування границь послiдовностей . . 19

1.8.Верхня i нижня границi послiдовностi . . . . . 24 Роздiл II. Границя та неперервнiсть функцiї . . . . . 28

2.1. Функцiї та їх властивостi . . . . . . . . . . . . 28

2.2.Означення границi функцiї . . . . . . . . . . . 33

2.3.Правила знаходження границь, обчислення

границь рацiональних та iррацiональних

 

виразiв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

2.4. Важливi границi, застосування еквiвалентних

 

до знаходження границь . . . . . . . . . .

40

2.5.Означення неперервної функцiї . . . . . . . . . 45

2.6.Дослiдження функцiй на неперервнiсть та класифiкацiя точок розриву . . . . . . . . 47

2.7. Основнi теореми про неперервнi функцiї . . .

51

Роздiл III. Диференцiальне числення функцiй однiєї

 

змiнної . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

3.1.Похiдна функцiї та її знаходження . . . . . . . 57

3.2.Геометричний змiст похiдної та його застосування . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3.Диференцiал функцiї . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.4.Похiднi та диференцiали вищих порядкiв . . . 67

3.5.Основнi теореми диференцiального числення . 71

3.6. Правило Лопiталя . . . . . . . . . . . . . . . . 75

4

3.7.Формула Тейлора . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.8.Застосування похiдної до дослiдження функцiй

на монотоннiсть i екстремуми . . . . . . . 80 3.9. Найбiльше i найменше значення функцiї . . . 83 3.10. Побудова графiкiв функцiй . . . . . . . . . . 88 Список лiтератури . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

5

Роздiл I. Дiйснi числа i послiдовностi

1.1. Метод математичної iндукцiї

Для того, щоб довести iстиннiсть тверджень Tn при n 2 N достатньо:

1)перевiрити iстиннiсть твердження T1 (база iндукцiї);

2)припустивши, що твердження Tn iстинне для деякого натурального n = k (iндуктивне припущення), довести, що твердження Tn iстинне i для наступного n = k +1 (iндуктивний перехiд).

З допомогою методу математичної iндукцiї довести, що для кожного n 2 N виконуються такi рiвностi:

1.

1 + 2 + : : : + n =

n(n+1)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

1 + 3 + : : : + (2n 1) = n2;

 

 

 

 

 

 

 

3.

12 + 22 + : : : + n2 =

n(n+1)(2n+1)

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

13 + 23 + : : : + n3 =

n(n+1)

2

;

 

 

 

2

 

 

 

 

 

5.

 

1

+

 

1

+ : : : +

 

1

 

 

 

=

 

 

n

;

 

 

 

 

 

1 2

2 3

n (n+1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1

 

 

 

 

 

6.

 

1

+

 

1

+ : : : +

 

1

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

n

;

 

1 5

5 9

(4n 3)(4n+1)

 

4n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

 

12

+

 

22

+ : : : +

 

 

n2

 

 

 

 

 

=

n(n+1)

;

1 3

3 5

(2n 1)(2n+1)

2(2n+1)

 

 

 

 

 

 

 

8. 1 2 + 2 5 + : : : + n(3n 1) = n2(n + 1);

9. 12 + 32 + : : : + (2n 1)2 = n(4n2 1) ;

3

10. 1 22 + 2 32 + : : : + (n 1) n2 = n(n2 1)(3n+2) ;

12

6

11.

(1

41 ) (1 91 ) : : : (1

1

 

) =

 

n+2

;

 

 

 

(n+1)

2

2n+2

 

 

12.

 

4

4

4

 

 

 

 

4

 

 

1+2n

;

(1

1 ) (1

9 ) (1

 

) : : :

(1

 

) =

1 2n

25

(2n 1)2

13.

1 1! + 2 2! + : : : + n n! = (n + 1)! 1;

 

 

s

r

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

);

 

 

2 +

 

2 +

 

 

2 + : : : + 2 = 2 cos (

 

 

 

 

 

 

2

n+1

 

 

 

|

 

 

 

 

 

{z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x

 

 

 

 

 

1

 

x

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n коренiв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

tg x + 2 tg 2 + : : : +

 

tg

 

 

=

 

 

ctg

 

 

2 ctg 2x;

2n

2n

2n

2n

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

1

 

 

 

2n+1

16.

 

 

 

+

 

 

 

+ : : : +

 

 

 

 

=

 

+

 

,

 

1 + x

 

1 + x2

 

1 x2n

x 1

1 x2n+1

 

де x – довiльне дiйсне число, вiдмiнне вiд 1;

17.

3 + 33 + 333 + : : : + 333 : : : 3 = 10n+1 9n 10 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

{z

 

 

 

 

 

}

 

 

 

27

 

 

 

 

 

nцифр

18.Довести нерiвнiсть Бернуллi:

(1 + x1)(1 + x2) : : : (1 + xn) 1 + x1 + x2 + : : : + xn, де x1; x2; : : : ; xn – числа одного знака, бiльшi вiд 1. Довести нерiвностi:

19.(1 + x)n 1 + nx, де x 1;

20.n+11 + n+21 + : : : + 21n > 1324 при n > 1;

 

p

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

 

n < 1 + p

 

+ : : : +

p

 

 

< 2 n при n > 1;

 

2

n

22.

n

< 1 + 1 +

1 + : : : +

 

 

 

1

 

 

< n при n > 1;

2

2

n

 

2

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

23.

21 43 65 : : :

 

2n2n

1

<

p

1

 

;

 

 

 

 

 

2n

+1

 

 

 

7

24.2! 4! : : : (2n)! > [(n + 1)!]n при n > 1;

25.nn+1 > (n + 1)n при n > 2;

 

(2n)!

 

4n

 

 

26.

 

 

 

 

 

;

27.

2n > n2 при n > 4;

 

(n!)2

n + 1

28.

(2n)! < 22n(n!)2;

29.

j sin n j nj sin j;

30.

 

j sin (x1 + x2 + : : : + xn)j sin x1 + sin x2 + : : : + sin xn, де

0 x1; x2; : : : ; xn ;

31.(1 x1)(1 x2) : : : (1 xn) 12 , якщо x1; x2; : : : ; xn 0 i x1 + x2 + : : : + xn 12 ;

s

r

qp

32.

4 +

4 + 4 + : : : +

4 < 3;

 

 

 

|

 

 

 

 

{z

 

 

 

 

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n коренiв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a + r

 

 

 

 

 

 

 

 

a + q

 

 

 

 

< 21 (1 + p

 

), де a > 0;

33.

a + : : : + p

 

 

a

 

1 + 4a

 

|

 

 

 

 

 

{z

 

 

}

 

 

nкоренiв

34.n+11 + n+21 + : : : + 3n1+1 > 1;

35.2n 1(an + bn) (a + b)n, де a; b 0;

36.

1

 

 

 

 

 

 

n (x1 + x2 + : : : + xn) px1x2 : : : xn, де x1; x2; : : : ; xn 0.

 

 

n

37.

Розв’язати нерiвностi вiдносно аргументу n 2 N:

 

а) 3n > 2n + 7n;

 

б) 2n n2 + 3n + 10;

 

в) 4n 3n + 10n + 7;

 

г) 3n > n2 + 5n + 3.

8

38.Довести, що для кожного натурального n вираз а) n(2n2 3n + 1) нацiло дiлиться на 6;

б) (n3 + 11n) нацiло дiлиться на 6;

в) n3 + 3n2 + 5n + 3 нацiло дiлиться на 3; г) 11n+1 + 122n 1 нацiло дiлиться на 19; ґ) 5 33n 2 + 33n 1 нацiло дiлиться на 133;

д) 62n 2 + 3n+1 + 3n 1 нацiло дiлиться на 11; е) n5 n нацiло дiлиться на 5;

є) n7 n нацiло дiлиться на 7;

ж) 4n + 15n 1 нацiло дiлиться на 9.

39.Довести, що n рiзних прямих, якi проходять на площинi через одну точку, дiлять площину на 2n частин.

40.На скiльки частин дiлять простiр n площин, що проходять через одну точку так, що жоднi три з них не проходять через одну пряму?

41.Дано n довiльних квадратiв. Довести, що їх можна розбити на частини так, що з отриманих частин можна скласти новий квадрат.

1.2.Формула бiнома Ньютона

Для довiльних n 2 N i a; b 2 R має мiсце така рiвнiсть, яка називається формулою бiнома Ньютона:

(a+b)n = Cn0an +Cn1an 1b+: : :+Cnkan kbk +: : :+Cnn 1abn 1 +Cnnbn;

 

 

 

9

де бiномiальнi коефiцiєнти Ck

обчисляються за формулою

 

 

n

 

Cnk =

n!

.

 

k!(n k)!

 

 

 

 

Бiномiальнi коефiцiєнти мають такi властивостi:

1)Cn0 = Cnn = 1 для довiльного n 2 N;

2)Cnk = Cnn k для довiльних n 2 N, 0 k n;

3)Cnk 1 + Cnk = Cnk+1 для довiльних n 2 N, 1 k n.

За допомогою цих властивостей коефiцiєнти бiнома можна виписати у виглядi таблицi, яка називається трикутником Паскаля:

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

4

 

6

4

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

5

10

10

 

5

1

 

 

 

 

1

 

6

15

20

15

6

 

1

 

 

 

1

 

7

21

35

35

21

 

7

1

 

 

1

8

28

56

70

56

28

8

 

1

1

9

36

84 126 126

 

84

 

36

9

1

1 10 45 120 210 252

210 120 45 10 1

..........................................................

1.Розв’язати рiвняння:

a)Cx4+2 = x2 1; б) Cxx 3 + Cxx 2 = 15(x 1);

в)

1

 

1

=

 

1

;

г)

Cx 1

+ Cx 2

= 9x + 10

C4x

C5x

C6x

 

x+1

x

.

2.Написати формулу бiнома Ньютона для степенiв двочлена:

а) (x + 1)7;

 

б) (a b)6;

 

в) q

 

pab

 

г) qxy + 2pxy

6

ab

;

.

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

10

3. Знайти:

p

 

 

 

 

 

 

а) п’ятий член розкладу (

 

 

41 8

;

x

 

 

 

+

p

x

)

p p

б) сьомий член розкладу ( a 3 b)13; в) член розкладу (x + 1 )7 з x3;

 

 

 

x

 

г) член розкладу (x2

2x1 )9 з x3;

ґ) член розкладу (x5

+ 1)2010 з x2010;

д) член розкладу (p3

 

 

x)7

з x2;

x 2

е) член розкладу (p

 

+ p

 

 

з x8.

 

 

2)18

x

4.Знайти доданок, який не мiстить змiнної x, у таких розкладах:

 

 

1

8

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

а) (x + x )

;

 

 

б) (x

 

)

;

 

 

 

 

в) (2x +

p

 

)

 

;

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

; ґ)

 

 

1

+ p4 x3)17

; д)

(2p5 x4

 

 

 

 

 

1

 

 

 

.

(x3

 

x 2 )15

(

 

 

 

 

 

)19

3

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

px2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 px2

 

 

5. Довести тотожностi:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

= 2n;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) k=0 Cnk

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) k=0( 1)kCnk = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

( 1)kkCk = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cn m = Cn m+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) k=0

 

 

n

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) k=1

 

n k

 

 

 

n

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

n

 

= Cn+1, де n 2;

 

 

д) Cnk

= n+2

Cnk+1

+ Cnk+1+1 .

ґ) k=2 Ck

 

 

 

P

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

n+1

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

6. Обчислити суми:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

n

2kCk;

 

 

 

 

б)

 

n

kCk;

 

 

 

 

 

в)

n

 

 

1 Ck;

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

k+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д)

n

(Ck)2;

 

г) (k + 1)Ck;

 

 

 

ґ) k3kCk;

 

 

 

P

 

 

2P

 

 

n

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

n

 

 

 

 

;

 

 

є)

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 1)k 1

 

 

 

 

 

 

( 1)k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2kn

 

 

 

 

 

C2kn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

1.3. Рацiональнi та iррацiональнi числа

Числа вигляду mn , де m 2 Z i n 2 N, називаються рацiональними. Множина рацiональних чисел позначається через Q.

Дiйсне число є рацiональним тодi i тiльки тодi, коли його можна подати у виглядi скiнченного або нескiнченного перiодичного десяткового дробу.

Сума, рiзниця, добуток i частка, якщо дiльник вiдмiнний вiд нуля, двох рацiональних чисел є рацiональним числом.

Дiйсне число, яке не є рацiональним, називається iррацiональним. Множина iррацiональних чисел позначається через I.

1.Подати у виглядi нескiнченного перiодичного десяткового дробу рацiональне число r, якщо:

а) r = 1

;

б) r = 5

;

в) r = 3

;

 

3

 

6

 

7

 

 

г) r = 1115 ;

ґ) r = 1330 ;

д) r =

11455 .

2.Перетворити у звичайнi нескоротнi дроби такi перiодичнi дроби:

а) 0; (01);

б) 2; (12);

в) 0; (309);

г) 0; 5(23);

ґ) 4; 7(25);

д) 0; 10(69).

3. Довести, що нижченаведенi числа є iррацiональними: p p p

а) 2; б) 5; в) 3 3;

pp

г)

2 + 5;

ґ) lg 36;

д) log2 3;

е)

0; 12122122212222:::;

є) 0; 123456789101112:::.

4.Нехай 2 I, r 2 Q. Довести, що нижченаведенi числа є iррацiональними:

12

а) + r;

б) r, якщо r 6= 0;

pp

в) 3 r;

г) + r, якщо + r 0.

5.Нехай ; 2 I, r 2 Q. Чи обов’язково є iррацiональними такi числа:

а) + ;

б) ;

в) ;

г) 2 + 2;

ґ) 3 3;

 

p p

д) , якщо ; > 0; е) + r, якщо ; r 0; є) p + pr, якщо r; + pr 0?

6. Нехай i – такi iррацiональнi числа, що число +є рацiональним. Довести, що нижченаведенi числа є

iррацiональними:

 

а) ;

б) + 2 ;

в) m + n, де m i n – рiзнi цiлi числа.

7.

Нехай i – такi iррацiональнi числа, що числа

 

 

i

2

 

2

 

 

 

 

 

 

є рацiональними. Обчислити значення виразу

 

 

2

 

2

.

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

8.Нехай i – такi iррацiональнi числа, що числа i3 3 є рацiональними. Чи обов’язково = ?

p

9.Чи може 3 2 бути коренем квадратного рiвняння з цiлими коефiцiєнтами?

1.4.Обмеженi числовi множини та їх точнi межi

Число a називається нижньою (верхньою) межею множини

X R, якщо для кожного x 2 X виконується нерiвнiсть x a (x a). Множина X R, яка має хоча б одну нижню (верхню)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]