Добавил:
Studfiles2
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. Часть 2 / Po_2
.tex\documentstyle[12pt,draft,russcorr]{article}
\tolerance4000
%\newcommand{\ctg}{\mathop{\rm ctg}\nolimits}
%\newcommand{\sh}{\mathop{\rm sh}\nolimits}
%\newcommand{\ch}{\mathop{\rm ch}\nolimits}
%\newcommand{\th}{\mathop{\rm th}\nolimits}
%\newcommand{\cth}{\mathop{\rm cth}\nolimits}
\newcommand{\rot}{\mathop{\rm rot}\nolimits}
%\newcommand{\tg}{\mathop{\rm tg}\nolimits}
%\newcommand{\arctg}{\mathop{\rm arctg}\nolimits}
%\newcommand{\arcctg}{\mathop{\rm arcctg}\nolimits}
\newcommand{\sign}{\mathop{\rm sign}\nolimits}
\let\o=\omega
\let\e=\varepsilon
\let\t=\tau
\let\tet=\vartheta
\let\f=\varphi
\let\d=\partial
\let\a=\alpha
\let\b=\beta
\let\z=\zeta
\let\g=\gamma
\let\O=\Omega
\let\de=\delta
\let\De=\Delta
\let\D=\Delta
\let\di=\displaystyle
\let\ss=\section
\let\sss=\subsection
\begin{document}
\begin{center}\large \bf ЊЁЁбвҐабвў® ®Ўа §®ў Ёп ђ®ббЁ©бЄ®© ”Ґ¤Ґа жЁЁ
\bigskip
\it ``ЊЂ’€"- ђЋ‘‘€‰‘Љ€‰ ѓЋ‘“„Ђђ‘’‚…ЌЌ›‰
’…•ЌЋ‹Ћѓ€—…‘Љ€‰ “Ќ€‚…ђ‘€’…’ Ё¬.~Љ.~ќ.~–€Ћ‹ЉЋ‚‘ЉЋѓЋ
\vskip30pt
\rm
Љ 䥤а "‚лби п ¬ ⥬ вЁЄ "
\vskip 80pt
\bf Ђ.~‚.~†Ґ¬ҐаҐў
\vskip20pt
‚‚…„…Ќ€… ‚ ЊЂ’…ЊЂ’€—…‘Љ€‰ ЂЌЂ‹€‡
\bigskip
— бвм 2
\bigskip
\rm ЊҐв®¤ЁзҐбЄ®Ґ Ї®б®ЎЁҐ ¤«п бв㤥⮢ 1-Ј® Єгаб 2-Ј®~д Єг«мвҐв ЊЂ’€
\vskip 150pt
Њ®бЄў 2003 Ј.
\end{center}
\thispagestyle{empty}
\newpage
\tableofcontents
\newpage
\ss{ЃҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ дгЄжЁЁ. €е бў®©бвў }
{\bf ЋЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ.} {\it ”гЄжЁп $\a(x)$ §лў Ґвбп
{\bf ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© дгЄжЁҐ© (ўҐ«ЁзЁ®©)} (ЃЊ‚) ЇаЁ $x\to a$
Ё«Ё ЇаЁ $x\to\infty$, Ґб«Ё ҐҐ ЇаҐ¤Ґ« а ўҐ г«о:}
$$\lim_{x\to a}\a(x)=0;$$
$$\lim_{x\to \infty}\a(x)=0.$$
‘ Ї®¬®ймо «®ЈЁзҐбЄЁе бЁ¬ў®«®ў " п§лЄҐ $\e-\de$" нв®
§ ЇЁблў Ґвбп б«Ґ¤гойЁ¬ ®Ўа §®¬:
$$\left(\a(x) -\rm{ЃЊ‚\; ЇаЁ}\; x\to a\right)\Longleftrightarrow$$
$$\Longleftrightarrow
(\forall \e>0) (\exists \de>0)(\forall x:0<|x-a|<\de) |\a(x)|<\e;$$
$$\left(\a(x) -\rm{ЃЊ‚\; ЇаЁ}\; x\to \infty\right)\Longleftrightarrow
(\forall \e>0) (\exists \de>0)(\forall x:|x|>\de) |\a(x)|<\e.$$
Ќ ЇаЁ¬Ґа, дгЄжЁп $f(x)=1/x$ пў«пҐвбп ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®©
ЇаЁ бв६«ҐЁЁ $x\to \infty$.
{\bf ‘ў®©бвў ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ}
{\bf 1.} Ђ«ЈҐЎа ЁзҐбЄ п б㬬 Є®Ґз®Ј® зЁб«
ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ Ґбвм ўҐ«ЁзЁ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п.
{\bf 2.} Џа®Ё§ўҐ¤ҐЁҐ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© ўҐ«ЁзЁл
®Ја ЁзҐго дгЄжЁо Ґбвм ўҐ«ЁзЁ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п.
{\bf 3.} — б⮥ ®в ¤Ґ«ҐЁп ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© ўҐ«ЁзЁл дгЄжЁо,
ЇаҐ¤Ґ« Є®в®а®© ®в«ЁзҐ ®в г«п, Ґбвм ўҐ«ЁзЁ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п.
‚ Є зҐб⢥ ЇаЁ¬Ґа ¤®Є ¦Ґ¬ бў®©бвў® 1 ¤«п ¤ўге ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле $\a(x)$ Ё
$\b(x)$ ЇаЁ $x\to a$. Џ®Є ¦Ґ¬, зв® дгЄжЁп $\a(x)+\b(x)$ в Є¦Ґ пў«пҐвбп
ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© ЇаЁ $x\to a$.
Џ® гб«®ўЁо $\a(x)$ Ё $\b(x)$ Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ ЇаЁ $x\to a$.
ќв® ®§ з Ґв, зв® ¤«п «оЎ®Ј® $\di{\e'=\frac{\e}{2}}>0$ ©¤гвбп в ЄЁҐ зЁб«
$\de_1>0$, $\de_2>0$, зв® ўбҐе $x$, 㤮ў«Ґвў®апойЁ¬ гб«®ўЁп¬
$$0<|x-a|<\de_1$$
Ё
$$0<|x-a|<\de_2,$$
ўлЇ®«повбп ᮮ⢥вб⢥® Ґа ўҐбвў
$$|\a(x)|<\frac{\e}{2}$$
Ё
$$|\b(x)|<\frac{\e}{2}.$$
‚®§¬Ґ¬ ў Є зҐб⢥ зЁб« $\de$ ¬ЁЁ¬ «м®Ґ Ё§ зЁбҐ« $\de_1$ Ё $\de_2$.
’®Ј¤ ЇаЁ ўлЇ®«ҐЁЁ Ґа ўҐбвў
$$0<|x-a|<\de$$
Ўг¤гв ўҐал ¤ў Ї®б«Ґ¤Ёе
Ґа ўҐбвў ¤«п $\a(x)$ Ё $\b(x)$. ‘Є« ¤лў п Ёе Ї®з«Ґ®, Ї®«гзЁ¬
$$|\a(x)|+|\b(x)|<\frac{\e}{2}+\frac{\e}{2}=\e.$$
€бЇ®«м§гп Ґа ўҐбвў® $|a+b|\le |a|+|b|$, Ї®«гзЁ¬
$$|\a(x)+\b(x)|<\e.$$
€в Є, ¤«п «оЎ®Ј® $\e>0$ бгйҐбвўгҐв в Є®Ґ $\de>0$, зв® ¤«п ўбҐе $x$,
㤮ў«Ґвў®апоиЁе гб«®ўЁо
$$0<|x-a|<\de,$$
ўлЇ®«пҐвбп Ґа ўҐбвў®
$$|\a(x)+\b(x)|<\e.$$
Ђ нв® ®§ з Ґв, зв® дгЄжЁп $\a(x)+\b(x)$ Ґбвм ўҐ«ЁзЁ
ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п.
{\bf ‘ўп§м ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ б ЇаҐ¤Ґ« ¬Ё дгЄжЁ©}
{\bf ’Ґ®аҐ¬ .} …б«Ё дгЄжЁп $f(x)$ Ё¬ҐҐв ЇаЁ $x\to a$ ($x\to\infty$)
ЇаҐ¤Ґ«, а ўл© $A$, в® ҐҐ ¬®¦® ЇаҐ¤бв ўЁвм ў ўЁ¤Ґ б㬬л
нв®Ј® зЁб« $A$ Ё ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© $\a(x)$, ЇаЁ $x\to a$ $(x\to\infty)$
$$f(x)=A+\a(x).$$
„®Є ¦Ґ¬ ⥮६㠤«п б«гз п $x\to a$. Џ® гб«®ўЁо
$${\di\lim_{x\to a}f(x)}=A.$$
ќв® ®§ з Ґв, зв® ¤«п «оЎ®Ј® $\e>0$
бгйҐбвўгҐв в Є®Ґ зЁб«® $\de>0$, зв® ¤«п $x$, 㤮ў«Ґвў®апойЁе
гб«®ўЁо
$$0<|x-a|<\de,$$
Ўг¤Ґв ўҐа® Ґа ўҐбвў®
$$|f(x)-A|<\e,$$
Ё«Ё, ®Ў®§ зЁў
$$\a(x)=f(x)-A,$$
бЇа ўҐ¤«Ёў® Ґа ўҐбвў® $$|\a(x)|<\e.$$
ќв® Ё ®§ з Ґв, зв® $\a(x)$ Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ўҐ«ЁзЁ ЇаЁ $x\to a$.
‚Ґа Ё ®Ўа в п ⥮६ :
{\bf ’Ґ®аҐ¬ .} {\it …б«Ё дгЄжЁо $f(x)$ ¬®¦® ЇаҐ¤бв ўЁвм Є Є б㬬г
зЁб« $A$ Ё ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© $\a(x)$, ЇаЁ $x\to a$ ($x\to\infty$),
в® зЁб«® $A$ Ґбвм ЇаҐ¤Ґ« нв®© дгЄжЁЁ ЇаЁ $x\to a$ ($x\to\infty$)
в.Ґ. $\di{\lim_{x\to a(\infty)}f(x)}=A$. }
Џ® гб«®ўЁо $f(x)=A+\a(x)$. Џгбвм, ЇаЁ¬Ґа, $x\to a$.
’ Є Є Є дгЄжЁп
$$\a(x)=f(x)-A$$
Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ЇаЁ $x\to a$, в® ¤«п
«оЎ®Ј® зЁб« $\e>0$ бгйҐбвўгҐв в Є®Ґ зЁб«® $\de>0$, зв® ¤«п ўбҐе
$x$, 㤮ў«Ґвў®апойЁе
гб«®ўЁо
$$0<|x-a|<\de,$$
Ўг¤Ґв ўҐа® Ґа ўҐбвў® $$|\a(x)|=|f(x)-A|<\e.$$
ќв® Ё ®§ з Ґв, зв®
$$\di{\lim_{x\to a}f(x)}=A.$$
\ss{‘а ўҐЁҐ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле дгЄжЁ©}
ђ бᬮваЁ¬ ЇаҐ¤Ґ« з бв®Ј® ®в ¤Ґ«ҐЁп ¤ўге ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле
$\a(x)$ Ё $\b(x)$ ЇаЁ $x\to a$.
ЏаҐ¤Ґ« ®в®иҐЁп ¤ўге ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ
$A={\displaystyle\lim_{x\to a}\frac{\a(x)}{\b(x)}}$
¬®¦Ґв Ўлвм а ўҐ: г«о, Є®Ґз®¬г зЁб«г Ё«Ё $\infty$.
1. …б«Ё $A$ Є®Ґз®, в® $\a(x)$ Ё $\b(x)$ §лў ов ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «л¬Ё ®¤®Ј®
Ї®ап¤Є Ё ЇЁигв $\a(x)=O[\b(x)]$ ЇаЁ $x\to a$.
…б«Ё $A=1$, в® $\a(x)$ Ё $\b(x)$ §лў ов нЄўЁў «Ґвл¬Ё
Ё ЇЁигв $\a(x)\sim \b(x)$ ЇаЁ $x\to a$.
2. …б«Ё $A=0$, в® $\a(x)$ §лў ов ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© Ў®«ҐҐ ўлб®Є®Ј®
Ї®ап¤Є , 祬 $\b(x)$ Ё ЇЁигв $\a(x)=o[\b(x)]$ ЇаЁ $x\to a$.
…б«Ё бгйҐбвўгҐв ¤Ґ©б⢨⥫쮥 зЁб«® $r>0$ в Є®Ґ, зв®
$${\di\lim_{x\to a}\frac{\a(x)}{[\b(x)]^r}}\ne 0$$
в® $\a(x)$ §лў ов ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© Ї®ап¤Є $r$
®в®бЁвҐ«м® $\b(x)$ ЇаЁ $x\to a$.
3. …б«Ё $A\to \infty$ ЇаЁ $x\to a$,в® ў н⮬ б«гз Ґ $\b(x)$ §лў ов
ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© Ў®«ҐҐ ўлб®Є®Ј® Ї®ап¤Є , 祬 $\a(x)$ Ё ЇЁигв $\b(x)=o[\a(x)]$.
Љ®Ґз®, ¬®¦Ґв б«гзЁвмбп, зв® ®в®иҐЁҐ ¤ўге ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле Ґ бв६Ёвмбп
Ё Є Є Є®¬г ЇаҐ¤Ґ«г; ЇаЁ¬Ґа, Ґб«Ё ў§пвм
$\a=x$ Ё $\b=x\sin\frac{1}{x}$, в® Ёе ®в®иҐЁҐ, а ў®Ґ $\sin\frac{1}{x}$,
а ў®Ґ $x\to 0$ ЇаҐ¤Ґ« Ґ Ё¬ҐҐв. ‚ в Є®¬ б«гз Ґ Ј®ў®апв, зв®
¤ўҐ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ Ґ ба ўЁ¬л ¬Ґ¦¤г б®Ў®©.
\ss{ќЄўЁў «ҐвлҐ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ. €е ЇаЁ¬ҐҐЁҐ Є ўлзЁб«ҐЁо ЇаҐ¤Ґ«®ў}
ЏаЁ ўлзЁб«ҐЁЁ ЇаҐ¤Ґ«®ў Ї®«Ґ§® Ё¬Ґвм ў ўЁ¤г нЄўЁў «Ґв®бвм б«Ґ¤гойЁе
ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ:
$$\sin x \sim x; \tg x \sim x; \arcsin x\sim x;
\arctg x\sim x; \ln(1+x)\sim x,$$
ЇаЁ $x\to 0$.
€е Ґб«®¦® Ї®«гзЁвм, ЁбЇ®«м§гп Їа ўЁ«® ‹®ЇЁв «п (б¬. Ё¦Ґ).
{\bf ЏаЁ¬Ґа.} ‘а ўЁвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ $\a(x)=x^2\sin^2 x$ Ё $\b(x)=x\tg x$
ЇаЁ $x\to 0$.
‡ ¬ҐЁ¬ $\sin^2 x$ Ё $\tg x$ Ёе нЄўЁў «ҐвлҐ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «лҐ
$\sin^2 x\sim x^2$ Ё $\tg x\sim x$. Џ®«гзЁ¬
$$\lim_{x\to 0}\frac{\a(x)}{\b(x)}=
\lim_{x\to 0}\frac{x^2\sin^2 x}{x\tg x}=
\lim_{x\to 0}\frac{x^2\cdot x^2}{x\cdot x}=
\lim_{x\to 0}\frac{x^4}{x^2}=\lim_{x\to 0}x^2=0.$$
’ ЄЁ¬ ®Ўа §®¬, $\a(t)=o[\b(t)]$ ЇаЁ $t\to 0$. Ља®¬Ґ в®Ј®, $\a(x)$
пў«пҐвбп ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «®© Ї®ап¤Є 2 ®в®бЁвҐ«м® $\b(x)$.
{\bf ЏаЁ¬Ґа.} ЋЇаҐ¤Ґ«Ёвм Ї®а冷Є ¬ «®бвЁ $\a(x)=\sin (\sqrt{x+1}-1)$
®в®бЁвҐ«м® $\b(x)=x$ ЇаЁ $x\to 0$.
’ Є Є Є
$$\sqrt{x+1}-1=\frac{(\sqrt{x+1}-1)(\sqrt{x+1}+1)}{(\sqrt{x+1}+1)}
=\frac{x}{(\sqrt{x+1}+1)}$$
в®
$$\lim_{x\to 0}\frac{\a(x)}{\b(x)}=
\lim_{x\to 0}\left[\frac{1}{x}\sin \left(\frac{x}{\sqrt{x+1}+1}\right)\right]
=\frac{1}{2}.$$
\ss{ЃҐбЄ®Ґз® Ў®«миЁҐ дгЄжЁЁ. ‘ўп§м ¬Ґ¦¤г ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «л¬Ё Ё ЎҐбЄ®Ґз®
Ў®«миЁ¬Ё ўҐ«ЁзЁ ¬Ё}
”гЄжЁп $f(x)$ §лў Ґвбп ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми®© ўҐ«ЁзЁ®©, ЇаЁ $x\to a$
$\forall$ $\e>0$ $\exists \de>0$, в Є®Ґ, зв® ¤«п ўбҐе $x$
Ё 㤮ў«Ґвў®апойЁе гб«®ўЁо $0<|x-x_0|<\de$,
Ўг¤Ґв ўҐа® Ґа ўҐбвў® $|f(x)|>\e$.
‡ ЇЁбм в®Ј®, зв® дгЄжЁп $f(x)$ ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п ЇаЁ $x\to a$
®§ з Ґв б«Ґ¤го饥:
$\di{\lim_{x\to a}f(x)=\infty}$ Ё«Ё $f(x)\to\infty$ ЇаЁ $x\to a$.
”гЄжЁп $f(x)$ §лў Ґвбп ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми®© ўҐ«ЁзЁ®© ЇаЁ
$x\to a$ $\forall$ $\e>0$ $\exists \de>0$, в Є®Ґ, зв® ¤«п ўбҐе $x$
㤮ў«Ґвў®апойЁе гб«®ўЁо $0<|x-a|<\de$,
Ўг¤Ґв ўҐа® Ґа ўҐбвў® $|f(x)|>\e$.
ЏаЁ¬Ґа: $y=\tg x$ ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п ЇаЁ $x\to \pi/2$.
‡ ¬Ґз ЁҐ: ”гЄжЁп ¬®¦Ґв Ўлвм Ґ®Ја ЁзҐ®©, ® Ґ ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п.
Ќ ЇаЁ¬Ґа, дгЄжЁп $y=x\sin x$ -- Ґ ®Ја ЁзҐ $(-\infty,\infty)$,
® Ґ ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п ЇаЁ $x\to \infty$.
{\bf ‘ўп§м ¬Ґ¦¤г ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «л¬Ё Ё ЎҐбЄ®Ґз®
Ў®«миЁ¬Ё ўҐ«ЁзЁ ¬Ё}
{\bf ’Ґ®аҐ¬ .} …б«Ё дгЄжЁп $\a(x)$ Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ўҐ«ЁзЁ ЇаЁ
$x\to a (x\to \infty)$,
в® дгЄжЁп $f(x)={\displaystyle\frac{1}{\a(x)}}$
пў«пҐвбп ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми®© ЇаЁ $x\to a (x\to \infty)$.
€ ®Ўа в®, Ґб«Ё дгЄжЁп $f(x)$ ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п
ЇаЁ $x\to a (x\to \infty)$,
в® дгЄжЁп $\a(x)={\displaystyle\frac{1}{f(x)}}$
Ґбвм ўҐ«ЁзЁ ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ЇаЁ $x\to a (x\to \infty)$.
„®Є ¦Ґ¬ ЇҐаў®Ґ г⢥তҐЁҐ ¤«п $x\to a$, в.Ґ. Ґб«Ё $\a(x)$ -- ЎҐбЄ®Ґз®
¬ « п ўҐ«ЁзЁ , в® $f(x)=\di{\frac{1}{\a(x)}}$ Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п ўҐ«ЁзЁ
ЇаЁ $x\to a$.
Џ® гб«®ўЁо $\a(x)$ -- ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ўҐ«ЁзЁ ЇаЁ $x\to a$, б«Ґ¤®ў ⥫м®
¤«п «оЎ®Ј® $\e>0$ ©¤Ґвбп в Є®Ґ $\de>0$, зв® ¤«п ўбҐе $x$, 㤮ў«Ґвў®апойЁе
гб«®ўЁо $0<|x-a|<\de$, Ўг¤Ґв ўҐа® Ґа ўҐбвў® $|\a(x)|<\e$. Џ®б«Ґ¤ҐҐ
Ґа ўҐбвў® а ў®бЁ«м® б«Ґ¤го饬г
$\di{\left |\frac{1}{\a(x)}\right |>\frac{1}{\e}}$ Ё«Ё $|f(x)|>M$, Ј¤Ґ
$f(x)=\di{\frac{1}{\a(x)}}$ Ё $M=\di{\frac{1}{\e}}$.
Ђ нв® Ё ®§ з Ґв, зв® ЇаЁ $x\to a$ дгЄжЁп $f(x)$ пў«пҐвбп ЎҐбЄ®Ґз®
Ў®«ми®© ўҐ«ЁзЁ®©.
Ќ ЇаЁ¬Ґа, дгЄжЁп $y=\cos x$ -- ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ЇаЁ $x\to\pi/2$, в®Ј¤ дгЄжЁп
${\displaystyle\frac{1}{\cos x}}$ -- ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п.
”гЄжЁп $y={\displaystyle\frac{1}{2x-7}}$ - ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ЇаЁ $x\to \infty$,
в®Ј¤ дгЄжЁп $y=2x-7$ - ЎҐбЄ®Ґз® Ў®«ми п ЇаЁ $x\to \infty$.
\ss{ЌҐЇаҐалў®бвм дгЄжЁЁ ў в®зЄҐ}
Џ®пвЁҐ ҐЇаҐалў®бвЁ дгЄжЁЁ, в Є ¦Ґ Є Є Ё Ї®пвЁҐ ЇаҐ¤Ґ« , пў«пҐвбп ®¤Ё¬ Ё§
®б®ўле Ї®пвЁ© ¬ ⥬ вЁзҐбЄ®Ј® «Ё§ .
„ ¤Ё¬ ¤ў ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп Ї®пвЁп ҐЇаҐалў®бвЁ дгЄжЁЁ ў в®зЄҐ.
{\bf ЋЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ 1.} {\it ”гЄжЁп $f(x)$ §лў Ґвбп {\bf ҐЇаҐалў®© ў в®зЄҐ}
$a$, Ґб«Ё ® 㤮ў«Ґвў®апҐв в६ гб«®ўЁп¬: 1) $f(x)$ ®ЇаҐ¤Ґ«Ґ ў ҐЄ®в®а®©
®ЄаҐбв®бвЁ в®зЄЁ $е= $, 2) бгйҐбвўгҐв Є®Ґзл© ЇаҐ¤Ґ«
$\di{\lim_{x\to a}f(x)}$, 3) нв®в ЇаҐ¤Ґ« а ўҐ § 票о дгЄжЁЁ $f(x)$
ў в®зЄҐ $a$, в.Ґ. $\di{\lim_{x\to a}f(x)}=f(a)$}.
‘ Ї®¬®ймо «®ЈЁзҐбЄЁе бЁ¬ў®«®ў нв® ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ ¬®¦® § ЇЁб вм ў ўЁ¤Ґ:
$$\left(f(x)\; {\rm ҐЇа. ў }\;\;x=a\right)\Longleftrightarrow
(\forall \e>0) (\exists \de>0)(\forall x: |x-a|<\de) |f(x)-f(a)|<\e.$$
ЋзҐўЁ¤®, зв® ҐЇаҐалў®бвм дгЄжЁЁ ў ¤ ®© в®зЄҐ ўла ¦ Ґвбп ҐЇаҐалў®бвмо
ҐҐ Ја дЁЄ ЇаЁ Їа®е®¦¤ҐЁЁ ¤ ®© в®зЄЁ.
„ ¤Ё¬ ўв®а®Ґ ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ ҐЇаҐалў®бвЁ дгЄжЁЁ ў в®зЄҐ.
„ ¤Ё¬ аЈг¬Ґвг $a$ ЇаЁа 饨Ґ $\De x\ne 0$. ’®Ј¤ дгЄжЁп $y=f(x)$ Ї®«гзЁв
ЇаЁа 饨Ґ $\De y$, ®ЇаҐ¤Ґ«пҐ¬®Ґ Є Є а §®бвм а 饮Ј®
Ё Ёб室®Ј® § 票п дгЄжЁЁ: $\De y=f(a+\De x)-f(a)$ (б¬. аЁб. 1).
\begin{figure}[h]
\begin{picture}(80,140)
\put(100,140){\special{em:graph F32.pcx}}
\end{picture}
\caption{}
\end{figure}
{\bf ЋЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ 2.} {\it ”гЄжЁп $y=f(x)$ §лў Ґвбп
{\bf ҐЇаҐалў®© ў в®зЄҐ}
$a$, Ґб«Ё ® ®ЇаҐ¤Ґ«Ґ ў ҐЄ®в®а®© ®ЄаҐбв®бвЁ в®зЄЁ $е= $,
Ё ЇаЁа 饨Ґ ҐҐ $\De y$ ў нв®© в®зЄҐ, ᮮ⢥вбвўго饥 ЇаЁа 饨о$\De x$,
бв६Ёвбп Є г«о ЇаЁ бв६«ҐЁЁ $\De x$ Є г«о:}
$\di{\lim_{\De x\to 0}\De y}=0$.
Џ®Є ¦Ґ¬ а ў®бЁ«м®бвм ®Ў®Ёе ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁ©.
€§ ЇҐаў®Ј® ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп ЇаЁ $x=a+\De x$ б«Ґ¤гҐв
$$\di{\lim_{\De x\to 0}f(a+\De x)=f(a)},$$
в Є Є Є бв६«ҐЁҐ $x\to a$ а ў®бЁ«м® гб«®ўЁо $\De x\to 0$.
Ќ ®б®ў ЁЁ вҐ®аҐ¬л ® бўп§Ё ЎҐбЄ®Ґз® ¬ «ле ўҐ«ЁзЁ б ЇаҐ¤Ґ« ¬Ё дгЄжЁ©
¬®¦® § ЇЁб вм $f(a+\De x)=f(a)+\a(\De x)$, Ј¤Ґ
$$\a(\De x)=f(a+\De x)-f(a)=\De y$$ Ґбвм ЎҐбЄ®Ґз® ¬ « п ЇаЁ $\De x\to 0$, в.Ґ.
$\di{\lim_{\De x\to 0}\De y)=0}$.
\ss{‘ў®©бвў ҐЇаҐалўле дгЄжЁ©}
{\bf 1.} {\it …б«Ё дгЄжЁп $f(x)$ Ё $g(x)$ ҐЇаҐалўл ў в®зЄҐ $a$, в® Ёе б㬬
$$f(x)+g(x),$$
Їа®Ё§ўҐ¤ҐЁҐ
$$f(x)g(x)$$
Ё з б⮥
$$\di{\frac{f(x)}{g(x)}}$$
(ЇаЁ гб«®ўЁЁ, зв® $g(a)\ne 0$)
пў«повбп дгЄжЁп¬Ё, ҐЇаҐалўл¬Ё ў в®зЄҐ $a$. }
{\bf 2.} {\it …б«Ё дгЄжЁп $y=f(x)$ ҐЇаҐалў ў в®зЄҐ $a$ Ё $f(a)>0$,
в® бгйҐбвўгҐв
в Є п ®ЄаҐбв®бвм в®зЄЁ $a$, ў Є®в®а®© $f(x)>0$.}
{\bf 3.}
{\it …б«Ё дгЄжЁп $y=f(u)$ ҐЇаҐалў ў в®зЄҐ $u_0$,
дгЄжЁп $u=\psi(x)$ ҐЇаҐалў ў в®зЄҐ $u_0=\psi(x_0)$,
в® б«®¦ п дгЄжЁп $y=f[\psi(x)]$ ҐЇаҐалў ў в®зЄҐ $е_0$.}
‘ў®©бвў® 3 ¬®¦Ґв Ўлвм § ЇЁб ® ў ўЁ¤Ґ:
$$\lim_{x\to x_0}f[\psi(x)]=f\left[\lim_{x\to x_0}\psi(x)\right],$$
в.Ґ. {\it Ї®¤ § Є®¬ ҐЇаҐалў®© дгЄжЁЁ ¬®¦® ЇҐаҐе®¤Ёвм Є ЇаҐ¤Ґ«г.}
”гЄжЁп $y=f(x)$ §лў Ґвбп {\it ҐЇаҐалў®© Їа®¬Ґ¦гвЄҐ $X$}, Ґб«Ё ®
ҐЇаҐалў ў Є ¦¤®© в®зЄҐ нв®Ј® Їа®¬Ґ¦гвЄ . Њ®¦® ¤®Є § вм, зв® ўбҐ
н«Ґ¬Ґв алҐ дгЄжЁЁ ҐЇаҐалўл ў ®Ў« бвЁ Ёе ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп.
\ss{’®зЄЁ а §алў дгЄжЁ© Ё Ёе Є« ббЁдЁЄ жЁп}
’®зЄ $a$, ЇаЁ ¤«Ґ¦ й п ®Ў« бвЁ ®ЇаҐ¤Ґ«ҐЁп дгЄжЁЁ Ё«Ё
пў«пой пбп Ја Ёз®© ¤«п нв®© ®Ў« бвЁ, §лў Ґвбп в®зЄ®© а §алў дгЄжЁЁ
$f(x)$, Ґб«Ё ў нв®© в®зЄҐ аги Ґвбп гб«®ўЁҐ ҐЇаҐалў®бвЁ дгЄжЁЁ.
…б«Ё бгйҐбвўгов Є®ҐзлҐ ЇаҐ¤Ґ«л
$$f(a-0)=\di{\lim_{x\to a-0}f(x)}\; \rm{Ё}\; f(a+0)=\di{\lim_{x\to a+0}f(x)},$$
ЇаЁзҐ¬ Ґ ўбҐ ваЁ зЁб« $f(a)$, $f(a-0)$, $f(a+0)$ а ўл ¬Ґ¦¤г б®Ў®©,
в® в®зЄ $a$ §лў Ґвбп {\it в®зЄ®© а §алў 1 த }
(бгйҐбвўгов Є®ҐзлҐ ®¤®бв®а®ЁҐ ЇаҐ¤Ґ«л
дгЄжЁЁ б«Ґў Ё бЇа ў ЇаЁ, Ґ а ўлҐ ¤агЈ ¤агЈг).
’®зЄЁ а §алў 1 த Ї®¤а §¤Ґ«повбп, ў бў®о ®зҐаҐ¤м, {\it в®зЄЁ гбва Ё¬®Ј®
а §алў } (Є®Ј¤ $f(a-0)=f(a+0)\ne f(a)$, в.Ґ. Є®Ј¤ «Ґўл© Ё Їа ўл© ЇаҐ¤Ґ«л
дгЄжЁЁ $f(x)$ ў в®зЄҐ $a$ а ўл ¬Ґ¦¤г б®Ў®©, ® Ґ а ўл § 票о дгЄжЁЁ
$f(x)$ ў нв®© в®зЄҐ) Ё {\it в®зЄЁ бЄ зЄ } (Є®Ј¤ $f(a-0)\ne f(a+0)$,
в.Ґ. Є®Ј¤ «Ґўл© Ё Їа ўл© ЇаҐ¤Ґ«л дгЄжЁЁ ў в®зЄҐ $a$ а §«Ёзл); ў Ї®б«Ґ¤Ґ¬
б«гз Ґ а §®бвм $f(a+0)-f(a-0)$ §лў Ґвбп {\it бЄ зЄ®¬} дгЄжЁЁ $f(x)$
ў в®зЄҐ $a$.
’®зЄЁ а §алў , Ґ пў«пойЁҐбп в®зЄ ¬Ё а §алў 1 த , §лў овбп {\it в®зЄ ¬Ё
а §алў 2 த }. ‚ в®зЄ е а §алў 2 த Ґ бгйҐбвўгҐв е®вп Ўл ®¤Ё Ё§
®¤®бв®а®Ёе ЇаҐ¤Ґ«®ў.
\ss{ЂбЁ¬Їв®вл Ја дЁЄ дгЄжЁЁ}
{\bf ЋЇаҐ¤Ґ«ҐЁҐ.} {\it {\bf ЂбЁ¬Їв®в®©} Ја дЁЄ дгЄжЁЁ $y=f(x)$ §лў Ґвбп Їап¬ п,
®Ў« ¤ ой п ⥬ бў®©бвў®¬, зв® а ббв®пЁҐ ®в в®зЄЁ $(x,f(x))$
¤® нв®© Їаאַ© бв६Ёвбп Є 0 ЇаЁ Ґ®Ја ЁзҐ®¬
г¤ «ҐЁЁ в®зЄЁ Ја дЁЄ ®в з « Є®®а¤Ё в.}
ЂбЁ¬Їв®вл Ўлў ов 3 ўЁ¤®ў: ўҐавЁЄ «млҐ (б¬.~аЁб.~2 ),
Ј®аЁ§®в «млҐ (б¬.~аЁб.~2Ў) Ё Є«®лҐ (б¬.~аЁб.~2ў).
\begin{figure}[h]
\begin{picture}(80,140)
\put(100,140){\special{em:graph F4.pcx}}
\end{picture}
\caption{}
\end{figure}
ЂбЁ¬Їв®вл 室пв, ЁбЇ®«м§гп б«Ґ¤гойЁҐ ⥮६л:
{\bf ’Ґ®аҐ¬ 1.} {\it Џгбвм дгЄжЁп $y=f(x)$ ®ЇаҐ¤Ґ«Ґ ў ҐЄ®в®а®©
®ЄаҐбв®бвЁ
в®зЄЁ $x_0$ (ЁбЄ«оз п, ў®§¬®¦®, б ¬г нвг в®зЄг) Ё е®вп Ўл ®¤Ё Ё§
ЇаҐ¤Ґ«®ў дгЄжЁЁ
ЇаЁ $x\to x_0-0$ (б«Ґў ) Ё«Ё $x\to x_0+0$ (бЇа ў ) а ўҐ ЎҐбЄ®Ґз®бвЁ.
’®Ј¤ Їап¬ п пў«пҐвбп $x=x_0$ ўҐавЁЄ «м®© бЁ¬Їв®в®©
Ја дЁЄ дгЄжЁЁ $y=f(x)$}.
‚ҐавЁЄ «млҐ бЁ¬Їв®вл $x=x_0$ б«Ґ¤гҐв ЁбЄ вм ў в®зЄ е а §алў
дгЄжЁЁ $y=f(x)$.
{\bf ’Ґ®аҐ¬ 2.} {\it Џгбвм дгЄжЁп $y=f(x)$ ®ЇаҐ¤Ґ«Ґ
ЇаЁ ¤®бв в®з® Ў®«миЁе $x$ Ё
бгйҐбвўгҐв Є®Ґзл© ЇаҐ¤Ґ« дгЄжЁЁ
$$\lim_{x\to\mp\infty}f(x)=b.$$
’®Ј¤ Їап¬ п $y=b$ Ґбвм Ј®аЁ§®в «м п бЁ¬Їв®в
Ја дЁЄ дгЄжЁЁ $y=f(x)$}.
{\bf ’Ґ®аҐ¬ 3.} {\it Џгбвм дгЄжЁп $y=f(x)$ ®ЇаҐ¤Ґ«Ґ ЇаЁ
¤®бв в®з® Ў®«миЁе $x$ Ё
бгйҐбвўгов Є®ҐзлҐ ЇаҐ¤Ґ«л
$$\lim_{x\to\mp\infty}\frac{f(x)}{x}=k$$
Ё
$$\lim_{x\to\mp\infty}[f(x)-kx]=b.$$
’®Ј¤ Їап¬ п $y=kx+b$ пў«пҐвбп Є«®®© бЁ¬Їв®в®© Ја дЁЄ дгЄжЁЁ $y=f(x)$}.
{\bf ЏаЁ¬Ґа.} Ќ ©вЁ бЁ¬Їв®вл Ја дЁЄ ¤а®Ў®-а жЁ® «м®© дгЄжЁЁ
$$y(x)=\frac{ax+b}{cx+d}; c\ne 0; ad-bc\ne 0.$$
…б«Ё $c=0$, в® ¤а®Ў®-а жЁ® «м п дгЄжЁп бв ®ўЁвбп «ЁҐ©®©
$$y(x)=\frac{a}{d}x+\frac{b}{d}.$$
Ћб®Ў п в®зЄ $x=-d/c$.
Ќ ©¤с¬ ЇаҐ¤Ґ« $\di{\lim_{x\to -d/c}f(x)}$.
ЏҐаҐЇЁиҐ¬ ¤а®Ў®-а жЁ® «мго дгЄжЁо ў ўЁ¤Ґ:
$$y(x)=\frac{ax+b}{c(x+d/c)}$$
’ Є Є Є $ad-bc\ne 0$ в® ЇаЁ $x\to d/c$ зЁб«ЁвҐ«м ¤а®Ў®-а жЁ® «м®©
дгЄжЁЁ Ґ бв६Ёвбп Є г«о.
Џ®н⮬㠯ап¬ п $x=-d/c$ - бЁ¬Їв®в Ја дЁЄ ¤а®Ў®-а жЁ® «м®© дгЄжЁЁ.
Ќ ©¤с¬ ЇаҐ¤Ґ« $\di{\lim_{x\to \pm\infty}f(x)}$.
$$\lim_{x\to \pm\infty}\frac{ax+b}{cx+d}=
\lim_{x\to \pm\infty}\frac{a+b/x}{c+d/c}=\frac{a}{c}$$
$y=a/c$ - пў«пҐвбп Ј®аЁ§®в «м®© бЁ¬Їв®в®© ¤а®Ў®-а жЁ® «м®© дгЄжЁЁ.
{\bf ЏаЁ¬Ґа.} Ќ ©вЁ бЁ¬Їв®вл ЄаЁў®© $y(x)=\di{\frac{x^3}{x^2+1}}$.
$$ \lim_{x\to\pm\infty}\frac{f(x)}{x}=
\lim_{x\to\pm\infty}\frac{x^2}{x^2+1}=1.$$
Џ®н⮬г $k=1$.
’ҐЇҐам ЁйҐ¬ $b$.
$$b=\lim_{x\to\pm\infty}\left[\frac{x^3}{x^2+1}-x\right]=
\lim_{x\to\pm\infty}\left(\frac{-x}{x^2+1}\right)$$
”гЄжЁп $y(x)=\di{\frac{x^3}{x^2+1}}$ Ё¬ҐҐв Є«®го бЁ¬Їв®вг $y=x$.
\ss{‘ў®©бвў дгЄжЁ©, ҐЇаҐалўле ®в१ЄҐ. ’Ґ®аҐ¬л ‚Ґ©Ґаива бб }
{\bf 1.} {\it …б«Ё дгЄжЁп $y=f(x)$ ҐЇаҐалў ®в१ЄҐ $[a,b]$,
в® ® ®Ја ЁзҐ н⮬ ®в१ЄҐ, в.Ґ. бгйҐбвўгов в ЄЁҐ Ї®бв®плҐ Ё Є®ҐзлҐ
зЁб« $m$ Ё $M$, зв®}
$$m\le f(x)\le M \quad {\rm ЇаЁ}\quad a\le x\le b$$
(б¬.~аЁб.~3 ).
\begin{figure}[h]
\begin{picture}(80,140)
\put(80,140){\special{em:graph F5.pcx}}
\end{picture}
\caption{}
\end{figure}
{\bf 2.} {\it …б«Ё дгЄжЁп $y=f(x)$ ҐЇаҐалў ®в१ЄҐ $[a,b]$,
в® ® ¤®бвЁЈ Ґв н⮬ ®в१ЄҐ
ЁЎ®«м襣® § 票п $M$ Ё Ё¬Ґм襣® § 票п $m$} (б¬. аЁб. 3Ў).
{\bf 3.} {\it …б«Ё дгЄжЁп $y=f(x)$ ҐЇаҐалў ®в१ЄҐ $[a,b]$,
Ё § зҐЁп Ґс Є®ж е ®в१Є $f(a)$ Ё $f(b)$ Ё¬Ґов Їа®вЁў®Ї®«®¦лҐ § ЄЁ,
в® ўгваЁ ®в१Є ©¤свбп в®зЄ $\xi\in(a,b)$, в Є п, зв® $f(\xi)=0$}
(б¬. аЁб. 3ў).
1 Ё 2 бў®©бвў дгЄжЁ©, ҐЇаҐалўле ®в१ЄҐ, ў «ЁвҐа вгॠЁ®Ј¤
§лў ов 1 Ё 2 ⥮६ ¬Ё ‚Ґ©Ґаива бб .
„®Є ¦Ґ¬ 1 ⥮६㠂Ґ©Ґаива бб .
ЏаЁ н⮬ ў®бЇ®«м§гҐ¬бп «Ґ¬¬®© Ѓ®«мж ® --
‚Ґ©Ґаива бб , Є®в®аго ЇаЁ¬Ґ¬ ЎҐ§ ¤®Є § ⥫мбвў . {\it €§ «оЎ®© ®Ја ЁзҐ®©
Ї®б«Ґ¤®ў ⥫м®бвЁ ўбҐЈ¤ ¬®¦® Ё§ў«Ґзм в Єго з бвЁзго
Ї®б«Ґ¤®ў ⥫м®бвм\footnote{Џ®б«Ґ¤®ў ⥫м®бвм, Ё§ў«ҐзҐ п Ё§ ¤ ®©.
‘¬. ѓ.Њ. ”Ёе⥣®«мж. Љгаб ¤ЁддҐаҐжЁ «м®Ј® Ё ЁвҐЈа «м®Ј® ЁбзЁб«ҐЁ©,
в.1, ‘.85-87 },
Є®в®а п б室Ё« бм Ўл Є Є®Ґз®¬г ЇаҐ¤Ґ«г.}
„®Є § ⥫мбвў® Ї®ўҐ¤Ґ¬ ®в Їа®вЁў®Ј®: ¤®ЇгбвЁ¬, зв® дгЄжЁп $f(x)$ ЇаЁ
Ё§¬ҐҐЁЁ $x$ ў Їа®¬Ґ¦гвЄҐ $[a,b]$ ®Є §лў Ґвбп Ґ®Ја ЁзҐ®©.
‚ в Є®¬ ¤«п Є ¦¤®Ј® вга «м®Ј® зЁб« $n$ ©¤Ґвбп ў Їа®¬Ґ¦гвЄҐ $[a,b]$
в Є®Ґ § 票Ґ $x=x_n$, зв®
$$|f(x_n)|\ge n.$$
Џ® «Ґ¬¬Ґ Ѓ®«мж ® -- ‚Ґ©Ґаива бб , Ё§ Ї®б«Ґ¤®ў ⥫м®бвЁ $\{x_n\}$
¬®¦® Ё§ў«Ґзм з бвЁзго Ї®б«Ґ¤®ў ⥫м®бвм $\di{\{x_{n_k}\}}$, б室пйгобп Є
Є®Ґз®¬г ЇаҐ¤Ґ«г:
$$x_{n_k}\to x_0 \quad ({\rm ЇаЁ}\;\;k\to \infty),$$
ЇаЁзҐ¬, ®зҐўЁ¤®, зв® $a\le x\le b$. ‚б«Ґ¤бвўЁҐ ҐЇаҐалў®бвЁ дгЄжЁЁ ў в®зЄҐ
$x_0$, в®Ј¤ ¤®«¦® Ўлвм Ё
$$f(x_{n_k})\to f(x_0),$$
нв® Ґў®§¬®¦®, в Є Є Є Ё§ $|f(x_n)|\ge n$ б«Ґ¤гҐв, зв®
$$|f(x_{n_k})|\to \infty.$$
Џ®«г祮Ґ Їа®вЁў®аҐзЁҐ Ё ¤®Є §лў Ґв ⥮६г.
\end{document}