Вход через социальные сети

Предел последовательности и функции. Теоремы о пределах

Тип Название темы Ответовсортировать по убыванию Автор Просмотров Последнее сообщение
Тема форума задача
Pacстояние между селами A и B Равно 150 км. Из села A в Село B одновременно выезжают две машины....
- tanya611 1 753 tanya611
Теоретическая статья Разложение выражений на множители

Разложение выражений на множители

...
- adminus 67 320 18.08.2014 at 04:18 by adminus
Теоретическая статья Геометрический смысл производной

Геометрический смысл производной

...
- adminus 37 813 18.08.2014 at 04:23 by adminus
Теоретическая статья Окружность Аполлония

Окружность Аполлония

...
- adminus 36 312 18.08.2014 at 04:27 by adminus
Теоретическая статья Метод Гаусса

Метод Гаусса

- adminus 34 849 18.08.2014 at 04:32 by adminus
Тема форума Range of f(x)
If ...
- jacks 1 803 jacks
Теоретическая статья Математика

Математика

Математик, который не...
- adminus 207 733 18.08.2014 at 04:13 by adminus
Теоретическая статья Системы координат - adminus 39 130 18.08.2014 at 04:21 by adminus
Теоретическая статья Равнобедренный треугольник

Равнобедренный треугольник

...
- adminus 72 001 18.08.2014 at 04:25 by adminus
Теоретическая статья Теорема об общем перпендикуляре двух скрещивающихся прямых

Теорема об общем перпендикуляре двух скрещивающихся прямых

...
- adminus 44 153 18.08.2014 at 04:32 by adminus
Теоретическая статья Общие приёмы решения уравнений

Решение уравнения

...

- adminus 100 837 18.08.2014 at 04:34 by adminus
Теоретическая статья Вектор-функции

Вектор-функции

...
- adminus 33 293 18.08.2014 at 04:24 by adminus
Теоретическая статья Базис. Общая декартова система координат

Базис. Общая декартова система координат

...
- adminus 48 484 18.08.2014 at 04:28 by adminus
Теоретическая статья Преобразование уравнений при изменении координат - adminus 29 221 18.08.2014 at 04:32 by adminus
Тема форума логарифмы
...
- UMNICHKA 1 941 UMNICHKA
Тема форума Координаты в пространстве
Вот тут 8 задачек которые я не могу ника решить ребята помогите пожалуйста!

только...
- headlong 1 939 headlong
Тема форума Помогите Пожалуйста!
Найти значения параметров a и d. при которых прямая
x=3 + 4t
y= 1 +4t
z=-3 + t...
- Вася 305 1 754 Вася 305
Теоретическая статья Десятичные дроби

Десятичные дроби

...
- adminus 58 086 18.08.2014 at 04:15 by adminus
Теоретическая статья Асимптоты

Асимптоты

...
- adminus 34 065 18.08.2014 at 04:22 by adminus
Теоретическая статья Основные тригонометрические тождества

Основные тригонометрические тождества

...
- adminus 42 157 18.08.2014 at 04:26 by adminus
Теоретическая статья Построения на изображениях

Построения на изображениях

...
- adminus 32 435 18.08.2014 at 04:32 by adminus
Теоретическая статья Уравнение и его корни

Квадратное уравнение

...

- adminus 44 678 18.08.2014 at 04:34 by adminus
Теоретическая статья Обратная функция

Обратная функция

...
- adminus 37 985 18.08.2014 at 04:22 by adminus
Теоретическая статья Вычисление значений синуса, косинуса и тангенса некоторых углов

Вычисление значений синуса, косинуса и тангенса некоторых углов

...
- adminus 70 116 18.08.2014 at 04:26 by adminus
Теоретическая статья Трехгранный угол

Трехгранный угол

...
- adminus 37 320 18.08.2014 at 04:32 by adminus
  • 155страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 141страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
Название темы Ответовсортировать по убыванию Автор Просмотров Последнее сообщение
задача
Pacстояние между селами A и B Равно 150 км. Из села A в Село B одновременно выезжают две машины....
- tanya611 1 753 tanya611
Range of f(x)
If ...
- jacks 1 803 jacks
логарифмы
...
- UMNICHKA 1 941 UMNICHKA
Координаты в пространстве
Вот тут 8 задачек которые я не могу ника решить ребята помогите пожалуйста!

только...
- headlong 1 939 headlong
Помогите Пожалуйста!
Найти значения параметров a и d. при которых прямая
x=3 + 4t
y= 1 +4t
z=-3 + t...
- Вася 305 1 754 Вася 305
Помогите пожалуйста c алгеброй)
2вс-в^2-c^2+a^2 / 2bc

^ этим сзнаком степень числа обозначена!

/ - дробная...
- Yuliya_Onischenko 1 729 Yuliya_Onischenko
Геометрия!
Здравствуйте, Уважаемые Форумчане!!!!...
- vmamcev 2 226 vmamcev
Сумма 2011-ых степеней
Существуют ли 11...
- Xenia1996 1 702 Xenia1996
краевая задача, метод наименьших квадратов
Здравствуйте. Мне необходимо реализовать решение краевой задачи для диф. уравнения методом...
- carlos0n 2 115 carlos0n
Интересная задача
Найти все значения х для которых

...
- ETNIES 2 385 ETNIES
задачки по геометрии
Может, кто-то сможет помочь c задачкой на двугранные углы:

1) У правильной треугольной...
- mat-maniak 2 327 mat-maniak
Решить задачку
сечение цилиндра паралельно его оси отсекает от окружности дугу в 120 градусов. Радиус цилиндра 6...
- mmmarsel1991 1 870 mmmarsel1991
найти мин. и макс. значение выражения
Найти мин. и макс. значение выражения:
Sin(a) + cos(a)

Подскажите пожалуйста как...
- Racer 1 846 Racer
3 задачи на решение
Ребят помогите с решением 3 задач, немогу понять откуда корни ростут, я заочник и этих тем нам не...
- beznavorotov 1 644 beznavorotov
Задачи по стереометрии - оплачиваемые
...
- Руслан111 1 939 Руслан111
Бесконечно ли много квадратов в последовательности?
Дана последовательность натуральных чисел:
...
- Xenia1996 1 811 Xenia1996
Интересная последовательность
Дана последовательность
...
- Xenia1996 1 717 Xenia1996
Тригонометрические неравенства
...
- ольгаша 1 858 ольгаша
Требуется помощь на контрольных работах по высшей математике курс 1 [оплата]
Требуется помощь на контрольных работах по высшей математике 1 курс.

Контрольная...
- DumBiK 1 843 DumBiK
Геоетрия 8 кл
B равнобедренном треугольнике ABC c основанием AC медианы пересекаются в точке O. Найти площадь...
- мама 1 935 мама
разложить на множитель
Помогите я правильно решила или нет
- a_gaini_r 1 653 05.02.2015 at 09:24 by a_gaini_r
Найти угол между плоскостями

В правильной четырёхугольной призме ABCDA1B1C1D1
cтороны основания равны 1, а боковые...

- kicul.tanya 2 411 28.01.2017 at 05:48 by kicul.tanya
подскажите пожалуйста как решить
найдите сумму наименьшего положительного и наибольшего отрицательного корней уравнения 4cosx*cos2x...
- tanya611 1 873 tanya611
Показательно-степенное уравнение

Помогите, пожалуйста, решить такое уравнение:

...

- kohek 1 703 15.02.2016 at 00:41 by kohek
Фалесова геометрия o вписанной окружности
Вписать окружность в треугольник в фалесовой геометрии можно, каким образом доказать?
- Гость (не проверено) 2 702 Гость (не проверено)
  • 141страниц:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
18.08.2014, 04:32
adminus
0 up down

Предел последовательности и функции. Теоремы о пределах

6.1. Предел последовательности и функции. Теоремы о пределах

Постоянное число а называется пределом последовательности {x n }, если для любого сколь угодно малого положительного числа e существует номер N, что все значения x n , у которых n>N, удовлетворяют неравенству

                                                                               ê x n - a ê < e .                                                                              (6.1)

Записывают это следующим образом:  или x n ® a.

Неравенство (6.1) равносильно двойному неравенству

                                                                           a- e < x n < a + e ,                                                                             (6.2)

которое означает, что точки x n, начиная с некоторого номера n>N, лежат внутри интервала (a- e , a+ e ), т.е. попадают в какую угодно малую e -окрестность точки а.

Последовательность, имеющая предел, называется сходящейся, в противном случае - расходящейся.

Понятие предела функции является обобщением понятия предела последовательности, так как предел последовательности можно рассматривать как предел функции x n = f(n) целочисленного аргумента n.

Пусть дана функция f(x) и пусть a - предельная точка области определения этой функции D(f), т.е. такая точка, любая окрестность которой содержит точки множества D(f), отличные от a. Точка a может принадлежать множеству D(f), а может и не принадлежать ему.

Определение 1. Постоянное число А называется пределом функции f(x) при x ® a, если для всякой последовательности {x n } значений аргумента, стремящейся к а, соответствующие им последовательности {f(x n )} имеют один и тот же предел А.

Это определение называют определением предела функции по Гейне, или “ на языке последовательностей ”.

Определение 2 . Постоянное число А называется пределом функции f(x) при x ® a, если, задав произвольное как угодно малое положительное число e , можно найти такое d >0 (зависящее от e ), что для всех x, лежащих в d -окрестности числа а, т.е. для x, удовлетворяющих неравенству
0 <
½ x-a ½ < d , значения функции f(x) будут лежать в e -окрестности числа А, т.е. ê f(x)-A ê < e .

Это определение называют определением предела функции по Коши, или “на языке e - d “.

Определения 1 и 2 равносильны. Если функция f(x) при x ® a имеет предел, равный А, это записывается в виде

                                                                                .                                                                 (6.3)

В том случае, если последовательность {f(x n )} неограниченно возрастает (или убывает) при любом способе приближения x к своему пределу а, то будем говорить, что функция f(x) имеет бесконечный предел, и записывать это в виде:

Переменная величина (т.е. последовательность или функция), имеющая своим пределом нуль, называется бесконечно малой величиной.

Переменная величина, имеющая бесконечный предел, называется бесконечно большой величиной.

Для нахождения пределов на практике пользуются следующими теоремами.

Теорема 1 . Если существуют пределы  

                                                (6.4)

                                                          (6.5)

                                                    (6.6)

Замечание . Выражения вида 0/0, ¥ / ¥ , 0 × ¥ , ¥ - ¥ являются неопределенными, например, отношение двух бесконечно малых или бесконечно больших величин, и нахождение пределов такого вида носит название “раскрытие неопределенностей”.

Теорема 2.                                                                                    (6.7)

т.е. можно переходить к пределу в основании степени при постоянном показателе, в частности, ;

                                                                                                                        (6.8)

                                                                                                                     (6.9)

Теорема 3.     

                                                                                                                                                                                    (6.10)

                                                                                                                                                                         (6.11)

где e » 2.7 - основание натурального логарифма. Формулы (6.10) и (6.11) носят название первого и второго замечательного пределов.

Используются на практике и следствия формулы (6.11):

                                                                                                                                                                  (6.12)

                                                                                                                                                                      (6.13)

                                                                                                                                                                    (6.14)

в частности,

                                                                                                 

Eсли x ® a и при этом x > a, то пишут x ® a + 0. Если, в частности, a = 0, то вместо символа 0+0 пишут +0. Аналогично если x ® a и при этом x ® a-0. Числа  и  называются соответственно пределом справа и пределом слева функции f(x) в точке а. Для существования предела функции f(x) при x ® a необходимо и достаточно, чтобы .  Функция f(x) называется непрерывной в точке x 0, если

                                                                                               .                                                                         (6.15)

Условие (6.15) можно переписать в виде:

,

то есть возможен предельный переход под знаком функции, если она непрерывна в данной точке.

Если равенство (6.15) нарушено, то говорят, что при x = x o функция f(x) имеет разрыв. Рассмотрим функцию y = 1/x. Областью определения этой функции является множество R, кроме x = 0. Точка x = 0 является предельной точкой множества D(f), поскольку в любой ее окрестности, т.е. в любом открытом интервале, содержащем точку 0, есть точки из D(f), но она сама не принадлежит этому множеству. Значение f(x o )= f(0) не определено, поэтому в точке x o = 0 функция имеет разрыв.

Функция f(x) называется непрерывной справа в точке x o, если

,

и непрерывной слева в точке x o, если

.

Непрерывность функции в точке x o равносильна ее непрерывности в этой точке одновременно и справа и слева.

Для того, чтобы функция была непрерывна в точке x o, например, справа, необходимо, во-первых, чтобы существовал конечный предел , а во-вторых, чтобы этот предел был равен f(x o ). Следовательно, если хотя бы одно из этих двух условий не выполняется, то функция будет иметь разрыв.

1. Если  существует и не равен f(x o ), то говорят, что функция f(x) в точке x o имеет разрыв первого рода, или скачок.

2. Если  равен ¥ или не существует, то говорят, что в точке x o функция имеет разрыв второго рода.

Например, функция y = ctg x при x ® +0 имеет предел, равный + ¥ , значит, в точке x=0 она имеет разрыв второго рода. Функция y = E(x) (целая часть от x ) в точках с целыми абсциссами имеет разрывы первого рода, или скачки.

Функция, непрерывная в каждой точке промежутка [a,b], называется непрерывной в [a,b]. Непрерывная функция изображается сплошной кривой.

Ко второму замечательному пределу приводят многие задачи, связанные с непрерывным ростом какой-либо величины. К таким задачам, например, относятся: рост вклада по закону сложных процентов, рост населения страны, распад радиоактивного вещества, размножение бактерий и т.п.

Рассмотрим пример Я. И. Перельмана, дающий интерпретацию числа e в задаче о сложных процентах. Число e есть предел . В сбербанках процентные деньги присоединяются к основному капиталу ежегодно. Если присоединение совершается чаще, то капитал растет быстрее, так как в образовании процентов участвует большая сумма. Возьмем чисто теоретический, весьма упрощенный пример. Пусть в банк положено 100 ден. ед. из расчета 100 % годовых. Если процентные деньги будут присоединены к основному капиталу лишь по истечении года, то к этому сроку 100 ден. ед. превратятся в 200 ден.ед. Посмотрим теперь, во что превратятся 100 ден. ед., если процентные деньги присоединять к основному капиталу каждые полгода. По истечении полугодия 100 ден. ед. вырастут в 100 × 1,5 = 150, а еще через полгода - в 150 × 1,5 = 225 (ден. ед.). Если присоединение делать каждые 1/3 года, то по истечении года 100 ден. ед. превратятся в 100 × (1 +1/3) 3 » 237 (ден. ед.). Будем учащать сроки присоединения процентных денег до 0,1 года, до 0,01 года, до 0,001 года и т.д. Тогда из 100 ден. ед. спустя год получится:

                                        100 × (1 +1/10) 10 » 259 (ден. ед.),

                                        100 × (1+1/100) 100 » 270 (ден. ед.),

                                        100 × (1+1/1000) 1000 » 271 (ден. ед.).

При безграничном сокращении сроков присоединения процентов наращенный капитал не растет беспредельно, а приближается к некоторому пределу, равному приблизительно 271. Более чем в 2,71 раз капитал, положенный под 100% годовых, увеличиться не может, даже если бы наросшие проценты присоединялись к капиталу каждую секунду, потому что

Пример 3.1. Пользуясь определением предела числовой последовательности, доказать, что последовательность x n =(n-1)/n имеет предел, равный 1.

Решение. Нам надо доказать, что, какое бы e >0 мы ни взяли, для него найдется натуральное число N, такое, что для всех n > N имеет место неравенство ½ x n -1 ½ < e .

Возьмем любое e >0. Так как ½ x n -1 ½ = ½ (n+1)/n - 1 ½ = 1/n, то для отыскания N достаточно решить неравенство 1/n< e . Отсюда n>1/ e и, следовательно, за N можно принять целую часть от 1/ e , N = E(1/ e ). Мы тем самым доказали, что .

Пример 3 . 2. Найти предел последовательности, заданной общим членом  .

Решение. Применим теорему о пределе суммы и найдем предел каждого слагаемого. При n ® ¥ числитель и знаменатель каждого слагаемого стремится к бесконечности, и мы не можем непосредственно применить теорему о пределе частного. Поэтому сначала преобразуем x n, разделив числитель и знаменатель первого слагаемого на n 2, а второго на n. Затем, применяя теорему о пределе частного и о пределе суммы, найдем:

.

Пример 3.3 . . Найти .

Решение.  .

Здесь мы воспользовались теоремой о пределе степени: предел степени равен степени от предела основания.

Пример 3 . 4. Найти  ( ).

Решение. Применять теорему о пределе разности нельзя, поскольку имеем неопределенность вида ¥ - ¥ . Преобразуем формулу общего члена:

.

Пример 3 . 5. Дана функция f(x)=2 1/x. Доказать, что  не существует.

Решение. Воспользуемся определением 1 предела функции через последовательность. Возьмем последовательность { x n }, сходящуюся к 0, т.е.  Покажем, что величина f(x n )= для разных последовательностей ведет себя по-разному. Пусть x n = 1/n. Очевидно, что , тогда  Выберем теперь в качестве x n последовательность с общим членом x n = -1/n, также стремящуюся к нулю.  Поэтому  не существует.

Пример 3 . 6. Доказать, что  не существует.

Решение. Пусть x 1, x 2,..., x n,... - последовательность, для которой
. Как ведет себя последовательность {f(x n )} = {sin x n } при различных x n
® ¥ ?

Если x n = p n, то sin x n = sin p n = 0 при всех n и  Если же
x n =2
p n+ p /2, то sin x n = sin(2 p n+ p /2) = sin p /2 = 1 для всех n и следовательно . Таким образом,   не существует.

Пример 3 . 7. Найти  .

Решение. Имеем:  . Обозначим t = 5x. При x ® 0 имеем: t ® 0. Применяя формулу (3.10), получим  .

Пример 3 . 8. Вычислить .

Решение. Обозначим y= p -x. Тогда при x ® p , y ® 0.Имеем:

sin 3x = sin 3( p -y) = sin (3 p -3y) = sin 3y.

sin 4x = sin 4( p -y) = sin (4 p -4y)= - sin 4y.

.

Пример 3 . 9. Найти .

Решение. Обозначим arcsin x=t. Тогда x=sin t и при x ® 0 t ® 0. .

Пример 3 . 10. Найти 1) ; 2) ; 3) .

Решение.

1. Применяя теорему 1 о пределе разности и произведения, находим предел знаменателя:                               .

Предел знаменателя не равен нулю, поэтому, по теореме 1 о пределе частного, получаем:    .

2. Здесь числитель и знаменатель стремятся к нулю, т.е. имеет место неопределенность вида 0/0. Теорема о пределе частного непосредственно неприменима. Для “раскрытия неопределенности” преобразуем данную функцию. Разделив числитель и знаменатель на x-2, получим при x ¹ 2 равенство:

Так как , то, по теореме о пределе частного, найдем

3. Числитель и знаменатель при x ® ¥ являются бесконечно большими функциями. Поэтому теорема о пределе частного непосредственно не применима. Разделим числитель и знаменатель на x 2 и к полученной функции применим теорему о пределе частного:

.

Пример 3 . 11. Найти .

Решение. Здесь числитель и знаменатель стремятся к нулю: , x-9 ® 0, т.е. имеем неопределенность вида .

Преобразуем данную функцию, умножив числитель и знаменатель на неполный квадрат суммы выражения , получим

.

Пример 3 . 12. Найти .

Решение.  .