Функция одной переменной
Определение 3.8.Функцией
называется правило, по которому каждому
значению переменной
из множества
ставится в соответствие единственное
значение переменной
.
При этом
называется независимой переменной
(аргументом функции),
- зависимой переменной (значением
функции),
- областью определения функции
(обозначается
).
Определение 3.9.Пусть переменная
принимает все значения из
,
тогда множество
называется областью значения функции
,
а множество точек декартовой плоскости
с координатами
-
графиком функции
.
Способы задания функции
1. Аналитический – с помощью формулы
,
где
- выражение, содержащее переменную
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 3.3.а)
,
,
;
б)
,
,
;
в)
,
,
;
г)
,
,
.
2) Табличный (таблицы Брадиса, табель, расписание). Область определения должна состоять из конечного числа элементов. Применяется при проведении различных исследований, при этом важна возможность взаимоперехода между табличным и аналитическим способами задания.
3) Графический (кардиограмма). Применяется при проведении физических (или иных) опытов с помощью приборов – самописцев.
Виды функций
Определение 3.10.Функция
называется возрастающей (убывающей,
неубывающей, невозрастающей) на промежутке
,
если
таких, что
,
имеет место неравенство
(
,
,
соответственно). Общее название таких
функций – монотонные.
Определение 3.11.Пусть даны функции
и
,
причём
.
Тогда функция
называется сложной функцией (суперпозицией
двух функций),
- внутренней функцией,
- внешней функцией.
Пример 3.4.
- сложная функция, у которой
- внутренняя функция,
- внешняя функция.
- сложная функция, у которой
- внутренняя функция,
- внешняя функция.
Определение 3.12.Пусть дана функция
,
причём каждому значению
соответствует единственное значение
.
Тогда на множестве
определена
функция
такая, что
.
Функция
называется обратной к![]()
Пример 3.5.Пусть
,
тогда
,
поскольку
на
.
Обратными являются также
и
при
,
и
при
.
Графики прямой и обратной функции
симметричны относительно биссектрисы
первой и третьей координатных четвертей.
Определение 3.13.Основными элементарными
функциями называются: степенная
,
показательная
,
логарифмическая
,
тригонометрические
(
,
,
),
обратные тригонометрические
(
,
,
).
Определение 3.14.Элементарными функциями называются функции, получаемые из основных элементарных с помощью конечного числа алгебраических действий и суперпозиций
.
Примерами неэлементарных функций могут
служить
,
- целая часть числа (ставит в соответствие
действительному числу наибольшее целое
число, не превосходящее его:
)
.
Предел функции. Односторонние пределы.
Пусть функция
определена в некоторой окрестности
точки
,
за исключением, возможно, самой точки
.
Определение 3.15(по Гейне).Число
называется пределом функции
в точке
,
если для любой последовательности
имеет место соотношение
.
Обозначаем
.
Число
называется пределом функции
на бесконечности, если для любой
бесконечно большой последовательности
имеет место соотношение
.
Определение 3.16 (по Коши).Число
называется пределом функции
в точке
,
если
![]()
(прочитать эту символьную запись словами и изобразить на координатной плоскости).
Определение 3.17.Число
называется пределом слева функции
в точке
,
если для любой последовательности
имеет место соотношение
.
Обозначаем
.
Теорема 3.7.Для существования предела функции в точке необходимо и достаточно, чтобы существовали и совпадали односторонние пределы.
Пример 3.6.Показать по определению,
что
.
Решение. Другими словами, необходимо
в определении предела по Коши указать
значение
:
.
То есть
- утверждение доказано.
Замечание.Если у функции существует предел, то для неё имеют место все свойства сходящихся последовательностей. Поэтому предел можно вычислять, применяя арифметические свойства пределов, а так же свойства бесконечно малых и бесконечно больших величин.
Пример 3.7.Найти
.
Решение.
.
Исходя из свойств бесконечно малых и бесконечно больших величин, имеют место соотношения
(в пределе).
Если же при нахождении пределов получаются
соотношения вида
![]()
которые называютсянеопределённостями,
необходимо провести преобразование
функции.
Пример 3.8.а)
=
=
=
=1;
б)
![]()
![]()

![]()
=
.
Если функция содержит тригонометрическое
выражение, то для раскрытия неопределённости
вида
применяется «1 – ый замечательный»
предел
![]()
и следствия из него
.
Пример 3.9.![]()
![]()



=
=
.
Для раскрытия неопределённостей вида
применяется «2 – ой замечательный»
предел
(где
- число Эйлера)
или следствие из него
.
Пример 3.10.Найти
.
Решение.Поскольку
,
а
,
то по следствию из «2 – го замечательного»
предела получаем
.
Пример 3.11.Найти
![]()
=
=
=
Аналогичный приём используется при нахождении предела на бесконечности для иррациональных и смешанных выражений.
