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Вступ до аналізу. Ч. 2

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lim f ( x) = A .

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(18.2)

$ y = f ( x ) " % ε -" A .

 

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% | x x0 | < δ , x x0 , % | f (x) − A | < ε .

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xx0

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lim f ( x) = A ε > 0 δ(ε) > 0 x : 0 < | x x0 | < δ | f (x) − A | < ε .

xx0

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( x0 − δ, x0 + δ ) , $ 0 < | x x0 | < δ , y = f ( x) " %

( A − ε, A + ε) , $ | f (x) − A | < ε .

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67

*. 38.

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. A = lim f ( x) 5 '. ε > 0 δ(ε) > 0

 

xx0

 

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lim xn = x0 .

 

n → ∞

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: | f ( xn ) − A | < ε . 2 , lim

f ( xn ) = A , $ A = lim f ( x)

n → ∞

xx0

0.

 

A = lim f ( x) 0. , " A #-

xx0

y = f (x) 5 '. , . ε > 0δ > 0 : 0 < | x x0 | < δ | f (x) − A | ≥ ε . $ " % {xn} -

% # x , lim xn = x0 .

lim f ( xn ) = A , $ :

n → ∞

n → ∞

δ > 0 N1 n > N1 : | xn x0 | < δ ,

ε > 0 N2 n > N2 : | f ( xn ) − A | < ε .

:

ε > 0 δ > 0 : 0 < | x x0 | < δ | f (x) − A | ≥ ε .

/ x x = xn , . , A = lim f ( x)

xx0

5 '.

.

.

1. ), lim x2 = 4 . 5 '. -

x→2

"% ε > 0 #":

68

x2 − 4 = ( x − 2 + 2)2 − 4 = ( x − 2)2 + 4( x − 2) + 4 − 4 ≤ x − 2 2 + 4 x − 2 .

| x − 2 | < δ . | x2 − 4 | < δ2 + 4δ . #, $

$ ', ε ( | x2 − 4 | $"%' $ ', ε ), $ δ2 + 4δ < ε . *’ ( , δ > 0 )

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ε '" δ ), $ | x2 − 4 | < ε . + δ $% " " (0, 4 + ε − 2) , "

δ= 1 + ε 4 −1.

2.), lim x2 − 1 = 2 .

x→1 x − 1

5 '. "% ε > 0 #"

x ≠ 1:

x2 − 1

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( x − 1)( x + 1)

− 2

=

 

x + 1 − 2

 

=

 

x − 1

 

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x − 1

 

 

x − 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 0 < | x −1| < δ , , $ δ < ε (" δ = ε2 ), $

 

 

x2 − 1

 

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x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ), y = sin

1

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x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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x =

1

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n

 

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n→∞

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (xn ) = lim sin πn = lim 0 = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

n→∞

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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%

 

2

 

 

 

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xn =

 

.

 

 

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%

 

 

 

%

 

 

π(4n + 1)

 

 

 

 

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= lim1 = 1.

 

2

 

 

n→∞

 

 

n→∞

n→∞

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

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", " % % # – 0 1. &

, # 0, ' # x → 0 .

", " ' #

y = f ( x) x0 . 3

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69

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x0 , # $ ’

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0, x = 0.

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x→0

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- $ , " x0 , #

. * #", ", :

 

 

1

 

f ( x ) = sin

 

, x ≠ 0,

x

 

1,

x = 0.

 

2 x = 0 , # ( . - " 3).

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# " x0 . !" % -

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#" % " %).

:

. 4 " A % y = f ( x) x → ∞ ,

" $% # " ε > 0 " M = M (ε) > 0 , -

| x | > M " % | f (x) − A | < ε .

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x→∞

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$" % #.

3 # $ .

. 5 %, y = f ( x) x x0

, " $% # # " E

" δ = δ(E) , 0 < x x0 < δ " -

% f ( x ) > E .

': lim f (x) = ∞ .

xx0

70

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y = f ( x) $ $" " $"%', $% -

" E .

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x0 .

 

 

. ), y =

1

"

 

 

x −1

x= 1 .

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f ( x )

 

=

 

1

 

=

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x −1

 

 

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 0 < | x −1| < δ , | f ( x) | >

1

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1

> E , $ δ <

1

.

 

 

 

 

 

 

 

δ

 

 

δ

 

 

 

E

", δ =

1

. E '" δ =

1

,

 

 

 

2E

 

 

 

 

 

2E

0 < | x −1| < δ " %

 

f ( x )

 

> E , $

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f ( x) = ∞ .

x→1

0 , -

.

. 5 %, lim f ( x ) = +∞

(lim f ( x ) = −∞),

 

 

 

xx

xx

 

 

 

0

 

 

 

 

0

E > 0 δ(E) > 0 : 0 < | x x0 | < δ f ( x) > E ( f ( x) < −E ) .

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1

= +∞ ;

 

 

= −∞ .

 

lim ln

 

x

 

 

 

 

xx0 x2

x→0

 

 

 

 

 

 

 

 

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y = f ( x) # x → ∞ , $ lim f ( x) = ∞ .

x→∞

$ # % .

. 4 " A % y = f ( x)

x x0 , ε > 0 δ = δ(ε) > 0 : 0 <| x x0 | < δ, x < x0 | f ( x) − A | < ε .

+ % ': lim f ( x) = A .

xx0 − 0

. 4 " A % y = f ( x)

x x0 , ε > 0 δ = δ(ε) > 0 : 0 <| x x0 | < δ, x > x0 | f ( x) − A | < ε .

+ % ': lim f ( x) = A .

xx0 + 0

$ ' x x0 , " ' % % - ', x0 , # – " ' % % $"%', x0 .

71

0 " y = f ( x) x0 %

.

.

−1, x < 0,

1. y = sgn x = 0, x = 0,

1, x > 0.

, lim sgn x = −1,

lim sgn x = 1 . 3 #" -

x→−0

x→+0

x < 0 . "% ε > 0 ε δ > 0 , -

δ < x < 0 $ " % sgn x (−1) < ε . ),

δ < x < 0 , sgn x (−1) = sgn x + 1 = −1 + 1 = 0 , $ δ

$% ". lim sgn x = −1. ! " # -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−0

 

 

 

 

 

 

,

lim sgn x = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→+0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. , lim

1

 

= −∞ ,

1

 

= +∞ .

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→1−0 x −1

 

 

 

x→1+0 x −1

 

 

 

 

 

 

x < 1 .

 

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δ = δ(E) > 0 , 1 − δ < x < 1

$ "

1

 

< −E . ),

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"% 0 < 1 − x < δ ,

 

1

 

>

1

> E , "% δ <

1

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1 − x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ

 

 

 

 

 

E

 

,

1

 

< −E , $ $" . ! " # %,

 

 

 

 

 

x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

= +∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→1+0 x −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, lim f (x ) = A, lim

f ( x) = B , # " %

 

 

 

 

 

xx0 −0

 

 

 

 

xx0 +0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 39.

*. 39.

72

!. % lim f ( x ) = A , -

xx0

x0 , A .

. lim f ( x ) = A. ε > 0 δ > 0 :

xx0

0 < | x x0 | < δ | f ( x) − A | < ε . 2 , % f ( x ) A < ε

% " x (x0 δ , x0 ) , " x (x0 , x0 + δ ). ! #

$ # % , lim

f ( x) = lim f (x) = A .

 

 

 

 

 

 

xx0 −0

xx0 +0

 

lim

f ( x) = lim f (x) = A . ε > 0 δ1 (ε ) > 0 :

 

xx0 −0

 

 

xx0 +0

 

x0 δ < x < x0

 

 

f ( x ) A

 

< ε . ! δ2 (ε ) > 0 : x0 < x < x0 + δ

 

 

f ( x ) A < ε . %

$ % f

.

δ = min (δ1 ,δ2 ) . 0 < x x0 < δ ,

( x ) A < ε , , lim f (x ) = A. -

xx0

19. # .

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.

. . y = α(x) % x x0 ,

lim α( x) = 0 .

x x0

$ , ε > 0 δ(ε) > 0 : 0 < | x x0 | < δ | α( x) | < ε .

! " # % , " x → ∞ .

", y = (x −1)2 – " x → 1, y = sin x

" x → 0 , y = 1 – " x → ∞ . x

!. & ' y = α(x) y = β(x) x x0 ,

y = α( x) ± β( x), y = α( x)β( x)

x x0 .

. ) " ' " ("

$ % " #, $% ). ,, "%

y = α (x) – " x x0 , ε > 0 δ1 (ε ) > 0 :

73

 

 

 

 

 

 

 

 

α

( x )

 

<

ε

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– "

0 <

 

x x

 

< δ

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

x x , ε > 0 δ

 

 

 

(ε ) > 0 :

 

 

 

 

 

< δ

 

 

 

β ( x )

 

<

.

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2

0 <

 

x x

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

" δ = min (δ1 ,δ2 ) , 0 <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x0

< δ $ ",

 

 

α ( x )

 

 

<

ε

 

 

 

 

 

 

β ( x )

 

<

ε

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α ( x ) + β ( x )

 

 

α ( x )

 

+

 

β ( x )

 

<

ε

+

ε

= ε ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = α ( x) + β (x ) – " x x0 .

, , ", # " "

"..

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y

 

= x ,

y

2

= x2 . ,$ "

x → 0 . !"

1

 

 

 

 

 

 

y1

=

x

=

1

" x → 0 .

 

y

2

x2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!. ( -

.

.

 

y = f ( x) $ x x0 ,

 

y = α ( x)

 

– " x x0 . δ1 -" x0

 

 

 

 

 

 

f ( x )

 

 

 

 

% %

 

M , M > 0 . 5 # ε > 0 δ2 > 0:

 

 

 

 

 

 

α ( x )

 

ε

 

 

(δ

 

 

) ,

0 <

 

x x

 

< δ

2

 

<

. / 0 <

x x

< δ = min

,δ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

M

 

0

 

1

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( x )α ( x ) = f ( x ) α ( x ) < M ε = ε ,

M

$ f ( x)α ( x) – " x x0 .

, $ " " -

".

!.

& ' y = α ( x) x x0 , -

y =

 

1

x x0 . ) , '

 

 

 

( x)

α

 

 

 

y = f (x) x x0 , y =

1

– -

 

 

f ( x)

x x0 .

74

 

 

.

 

α

(x)

"

x x0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< δ

 

α ( x )

 

< ε . "%

 

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ε > 0 δ > 0 : 0 <

 

x x0

 

 

 

E > 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" 0 <

x x0

< δ :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1

>

1

= E ,

$ ε =

1

.

2

,

 

 

 

1

 

 

 

 

α ( x )

 

 

 

α ( x )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

y =

1

 

 

 

– " x x0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α( x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

) # % " #.

20. $ % .

$% 1. & ' y = f (x) x x0 ,

.

. , y = f ( x) x0 #

A B , A B . A B > 0 . , "% lim f (x ) = A,

xx0

ε > 0 δ1(ε) > 0 : 0 < | x x0 | < δ1 | f ( x) − A | < ε . ! "%

lim f (x ) = B , ε > 0 δ2 (ε) > 0 : 0 < | x x0 | < δ2 | f ( x) − B | < ε . -

xx0

δ = min(δ1, δ2 ) . , | x x0 | < δ , $% -

% | f (x) − A | < ε , | f (x) − B | < ε . , "% - % " $% # # ε , ", ", ε = | A B |2 .

:

0 < A B = A f ( x ) + f ( x ) B f ( x ) A + f ( x ) B <

< ε + ε = 2ε =| A B | ,

$ " A B ' # $ , ". , -

" ' #.

$% 2. & ' lim f ( x) = A δ > 0 -

 

x x0

 

, ' ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ)

y = f ( x) .

. lim f ( x) = A .

ε > 0 δ > 0 :

0 < | x x0 | < δ

x x0

 

 

| f ( x) − A | < ε . , ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ)

:

| f (x) | = | A + f (x) − A | ≤ | A | + | f (x) − A | < | A | + ε ,

, y = f ( x) $ .

75

$% 3. & ' lim f ( x) = A , A ≠ 0 , δ > 0 , '

x x0

( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ) y = f ( x) ! , ' !

A .

. , "%

lim f ( x) = A , ε > 0 δ > 0 : 0 < | x x0 | < δ

 

x x0

| f ( x) − A | < ε . !$

 

A − ε < f (x) < A + ε .

(20.1)

, "% A ≠ 0 , A > 0 $ A < 0 . / A < 0 , $ ε "% -

", $ "

A + ε < 0 . (20.1) -

", f ( x) < 0 . / A > 0 , $ ε "% ", $ -

" A − ε > 0 .

" (20.1) ",

f ( x) > 0 . ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ)

y = f ( x)

$# " A .

 

 

 

2 " % % " .

 

$% 4. & '

lim g ( x) = B , B ≠ 0 , δ > 0 , '

 

 

 

x x0

 

 

1 g ( x)

( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ) .

 

.

, "%

lim g( x) = B , ε > 0 δ > 0 : 0 < | x x0 | < δ

 

 

 

x x0

 

 

| g(x) − B | < ε .

" ε = | B | 2 .

, "% | g(x) − B | ≥ | B | − | g(x) | ,

| B | − | g ( x) | < | B |

2 , | g ( x) | > | B |

2 , 1 | g ( x) | < 2 | B | , "%

x ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ) , $ 1 g ( x) $

 

( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ) .

$% 5 ( «* »). & ' δ > 0 , '

x ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ)

:

g( x) ≤ f (x) ≤ h( x) ,

(20.2)

'

 

 

lim

g( x) = lim h( x) = A ,

(20.3)

x x0

x x0

 

lim f ( x) = A .

x x0

. 3 % # 0.

{xn}

"% " % % # x , n :

xn ( x0 − δ, x0 ) ( x0 , x0 + δ) , lim xn = x0 . " (20.3):

 

n → ∞

lim g( xn ) = lim h( xn ) = A .

n → ∞

n → ∞

" (20.2) : g ( xn ) ≤ f ( xn ) ≤ h( xn ) .

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