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

А.Н.Шерстнев - Математический анализ

..pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
2.83 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

j

p R I M E R Y. 3. lim cos x = cosa.

 

s U^ETOM

NERAWENSTWA

 

sin x

 

jxj (x 2 R) IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

cosx

,

cos a

j

= 2 sin x , a

 

sin x + a

 

2 x , a

j

=

j

x

,

a

:

 

 

 

 

j

2

 

 

 

2

j j

 

2

 

 

j

 

 

 

oSTAETSQ PRIMENITX 2(B).g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. lim sin

1

 

NE SU]ESTWUET: xn

=

 

 

2

 

 

0, NO sin

1

= (

 

1)n NE

x

(2n + 1) !

xn

 

x!0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

SHODITSQ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x19. sWOJSTWA PREDELA FUNKCII

1.pREDEL FUNKCII EDINSTWEN.

eSLI, NAPROTIW, I | DWA RAZLI^NYH ^ISLA, QWLQ@]IHSQ PREDELOM FUNKCII f W TO^KE a, WYBEREM NEPERESEKA@]IESQ OKRESTNOSTI U ( ) I U ( ) \TIH ^ISEL (\TO MOVNO SDELATX W SILU 7.3). mY PRIHODIM TOGDA K PROTIWORE^I@ S USLOWIEM 18.2(W). >

 

2. fUNKCIQ f :

E

!

 

R NAZYWAETSQ OGRANI^ENNOJ NA MNOVESTWE

A

E, ESLI f (A) | OGRANI^ENNOE MNOVESTWO. sLEDU@]EE SWOJSTWO GLA-

SIT, ^TO IZ SU]ESTWOWANIQ PREDELA FUNKCII W TO^KE SLEDUET EEOGRANI-

^ENNOSTX W OKRESTNOSTI \TOJ TO^KI:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eSLI = lim f (x), TO SU]ESTWUET OKRESTNOSTX U(a) TO^KI a TA-

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U (a) \ E.

 

 

 

 

KAQ, ^TO f OGRANI^ENA NA MNOVESTWE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

,

 

j

 

 

2

 

\

 

j

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(x)

 

< 1 (x

U(a)

E). tOGDA

 

pUSTX U (a) TAKOWA, ^TO

 

 

 

 

 

 

f(x)

j j + 1 (x 2 U (a) \ E):

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. pUSTX = lim f (x); = lim g(x). tOGDA

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

x!a

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim[f(x)

 

g(x)] =

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (x)g(x) = ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f(x)

=

 

(

= 0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

g(x)

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. [kRITERIJ kO[I]. pUSTX f

: E

!

R I a | PREDELXNAQ TO^KA

MNOVESTWA E; lim f(x) SU]ESTWUET TTOGDA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

8" > 0 9U (a) 8x0; x00 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U (a) \ E (jf (x0) , f (x00)j < "):

 

 

41

5. pUSTX f; g; h ZADANY NA MNOVESTWE E

 

R, PRI^EM SU]ESTWUET

OKRESTNOSTX U (a) TAKAQ, ^TO f (x) g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

h(x) (x 2 U (a) \ E) I

lim f

(x) = lim h(x) = . tOGDA lim g

(x) = .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sWOJSTWA P. 3 POLU^A@TSQ IZ PODHODQ]IH SWOJSTW DLQ PREDELOW POSLE-

DOWATELXNOSTEJ (!!). dOKAVEM E]EDWA UTWERVDENIQ.

 

 

 

 

 

4 (DOSTATO^NOSTX). pUSTX xn

!

a (a = xn

2

E); " >

0 | PpOIZ-

WOLXNO I N TAKOWO, ^TO xn

2

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U(a) PRI n > N , TAK ^TO W SILU ( )

8n; m > N (jf (xn ),f(xm)j < "). iTAK, POSLEDOWATELXNOSTX (f (xn )) FUNDA-

MENTALXNA I, SLEDOWATELXNO, OBLADAET PREDELOM. oSTAETSQZAMETITX, ^TO

\TOT PREDEL NE ZAWISIT OT WYBORA POSLEDOWATELXNOSTI (xn) fDOPUSTIW,

^TO DLQ (x0 ) POSLEDOWATELXNOSTX (f (x0 )) SHODITSQ K DRUGOMU PREDELU,

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PRIHODIM K PROTIWORE^I@ SO SWOJSTWOM EDINSTWENNOSTI PREDELA, ESLI

WOZXMEM NOWU@ POSLEDOWATELXNOSTX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1; x0 ; x2; x0 ; : : : : >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

ng > n0(xn

 

 

 

 

 

5.

pUSTX xn

!

a (a

= xn

2

E ). tOGDA

9

n0

8

2

U(a)) I,

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SLEDOWATELXNO, f (xn ) g(xn )

h(xn) (n > n0). tEPERX PO SWOJSTWU 10.2

lim g(x) = :

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p R I M E R Y. 6. lim

sin x

= 1.

f

pLO]ADX SEKTORA OAM < PLO].

OMN

 

 

 

 

 

 

 

x!0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinx

 

(SM. rIS. 7), TO ESTX

2jxj

< 2MN ILI jxj < j tgxj. pO\TOMU cos x <

 

x

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 (x 2 U (0)). oSTAETSQU^ESTX 18.3 I P. 5.g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. lim

tg x

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. z A M E ^ A N I E. tRIGONOMETRI^ESKIE, STEPENNAQ, POKAZATELXNAQ

I LOGARIFMI^ESKAQ FUNKCII OBLADA@T SWOJSTWOM lim f(x) = f (a). dLQ

x!a

TRIGONOMETRI^ESKIH | \TO SLEDSTWIE 18.3 I P. 3. dLQ OSTALXNYH TIPOW

FUNKCIJ \TO SWOJSTWO BUDET USTANOWLENO POZDNEE. sLEDUET OGOWORITXSQ, ^TO UPOMINAW[IESQ WY[E \LEMENTARNYE FUNKCII NAMI STROGO NE OPRE- DELENY. pOZDNEE (x27) \TOT PROBEL BUDET ^ASTI^NO WOSPOLNEN | BUDUT AKKURATNO WWEDENY POKAZATELXNAQ, LOGARIFMI^ESKAQ I STEPENNAQ FUNK- CII.

 

 

 

x a

 

6

u P R A V N E N I Q.

9. eSLI lim f (x) = = 0; TO DLQ NEKOTOROJ

 

 

 

!

 

 

OKRESTNOSTI U (a) FUNKCIQ f NA MNOVESTWE U (a) SOHRANQET ZNAK ^ISLA .

 

!

 

 

 

x b

10. eSLI f : [a; b)

 

R MONOTONNA I OGRANI^ENA, TO lim f(x) SU]EST-

WUET.

 

 

 

 

!

42

x20. wIDOIZMENENIQ PONQTIQ PREDELA FUNKCII

1. pUSTX f : E ! R (E R) I a | PREDELXNAQ TO^KA MNOVESTWA

E \ (a; +1). ~ISLO NAZYWAETSQ PREDELOM FUNKCII f W TO^KE a SPRAWA

(PI[UT = lim f (x)), ESLI xn ! a (a < xn; xn 2 E) ) f(xn) ! .

x!a+

aNALOGI^NO OPREDELQETSQ lim f(x) | PREDEL FUNKCII f W TO^KE a SLEWA.

x!a,

2. pUSTX f : E ! R; E NE OGRANI^ENO. ~ISLO NAZYWAETSQ PREDELOM

FUNKCII f W 1 (PI[UT = lim f (x)), ESLI xn ! 1 (xn 2 E ) WLE^ET

x!1

f (xn ) ! . aNALOGI^NO OPREDELQ@TSQ PREDELY lim f (x).

x! 1

3. nAKONEC, MOVNO S^ITATX, ^TO | NESOBSTWENNAQ TO^KA. nAPRIMER,

lim f (x) = 1 PRI a 2 R OZNA^AET, ^TO DLQ FUNKCII f : E ! R TO^KA a

x!a

PREDELXNAQ DLQ E I xn ! a (a 6= xn 2 E) ) f(xn) ! 1.

z A M E ^ A N I Q. 4. s OPREDELENIEM P. 2 SOGLASUETSQ OPREDELENIE PRE-

DELA POSLEDOWATELXNOSTI ( 9) (WSPOMNIM, ^TO POSLEDOWATELXNOSTX ESTX

FUNKCIQ, ZADANNAQ NA N).

x

 

 

 

 

 

 

 

 

5. dLQ WWEDENNYH

WIDOIZMENENIJ PONQTIQ PREDELA FUNKCII W TO^KE

OSTA@TSQ SPRAWEDLIWYMI (ZA O^EWIDNYMI ISKL@^ENIQMI) SWOJSTWA PRE-

DELA, RASSMOTRENNYE W x19.

 

 

 

 

 

,

 

 

 

p R I M E R Y.

6. lim sgn x = 1; lim

sgn x =

1;

lim sgn x NE SU]EST-

WUET.

 

 

 

 

 

x!0+

 

 

x!0,

 

 

x!0

7.

lim

j sinx xj

= 1;

lim

 

j sinx xj

=

,

1.

 

 

 

 

 

 

x!0+

 

1

 

 

 

x!0,

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

lim

1 +

 

x = e. dOSTATO^NO DOKAZATX RAWENSTWO DLQ SLU^AEW

 

x !

x!1

 

x

 

 

 

 

 

! +1 RAWENSTWO QWLQETSQ SLEDSTWI-

+1; x ! ,1. w SLU^AE x

EM NERAWENSTW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

[x]

 

1

x

 

1

 

[x]+1

 

 

 

1 +

 

!

< 1 + x

< 1 +

[x]!

 

 

 

 

[x] + 1

 

S U^ETOM SWOJSTW 19.5 I 11.5.

w SLU^AE x ! ,1: lim 1 + 1 x x!,1 x

=lim 1 , y!+1

=lim 1 + y!+1

 

 

,

y

 

 

 

 

 

y

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

=

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

1

 

y

 

 

y!+1

 

 

1

y,1 1 +

,1

= e:

 

y , 1

y , 1

43

9. lim (1 + x)1=x = e (SLEDSTWIE PRIMERA 8).

x!0

10. iMEETSQ NEKOTOROE KOLI^ESTWO RADIOAKTIWNOGO WE]ESTWA. iZ- WESTEN KO\FFICIENT RASPADA k | OTNO[ENIE KOLI^ESTWA ATOMOW, RASPA- DA@]IHSQ W EDINICU WREMENI, K OB]EMU KOLI^ESTWU ATOMOW WE]ESTWA. sOGLASNO ZAKONAM QDERNOJ FIZIKI k ZAWISIT LI[X OT WE]ESTWA. tREBU- ETSQ UZNATX KOLI^ESTWO t WE]ESTWA, KOTOROE OSTANETSQ PO PRO[ESTWII WREMENI t. w KA^ESTWE PRIBLIVENNOGO ZNA^ENIQ MOVNO WZQTX WELI^INU, kt , TO ESTX t (1 , kt) . oDNAKO \TO ZNA^ENIE NE TO^NO, TAK KAK ZA WREMQ t KOLI^ESTWO WE]ESTWA NE OSTAETSQPOSTOQNNYM, A UMENX[AETSQ. rAZDELIM PROMEVUTOK t NA n ^ASTEJ. tOGDA

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

t

 

2

 

t=n

 

1

, k

nt

n ; 2t=n

1 , k n t=n 1 , kn

 

; : : : ;

t

 

1 , kn

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w PREDELE PRI n ! 1 MY POLU^IM ISKOMU@ WELI^INU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

,kt

 

 

 

= lim 1

 

 

t

n = lim 201 +

1

1, kt3

 

 

t

k

= e,kt :

 

 

4kt 5

11.u P R A V N E N I E. wYPI[ITE PRIWEDENNYE WY[E OPREDELENIQ PP. 1,2,4 W TERMINAH \" , " I -OKRESTNOSTEJ., n (, n )A 76@

x21. aSIMPTOTIKA

1. ~ASTO FUNKCIQ OPREDELENA W OKRESTNOSTI NEKOTOROJ TO^KI a, NO, WOZMOVNO, NE OPREDELENA W SAMOJ TO^KE a. wOZNIKAET WOPROS, KAK WEDET SEBQ \TA FUNKCIQ WBLIZI TO^KI a? dLQ SLOVNYH FUNKCIJ VELATELXNO IMETX HORO[U@ APPROKSIMACI@ S POMO]X@ PROSTYH FUNKCIJ. wWEDEMNESKOLXKO TEHNI^ESKIH PONQTIJ, POLEZNYH PRI RE[ENII UKAZANNYH ZADA^.

pUSTX FUNKCII f I g OPREDELENY W NEKOTOROJ -OKRESTNOSTI TO^KI a. tOGDA

f (x)

=

o(g(x)) (x

!

a) OZNA^AET: lim f (x)

= 0;

 

 

 

 

 

 

x

!

a g(x)

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

f (x)

=

O(g(x)) (x

 

 

a) OZNA^AET:

 

 

 

 

 

9U (a) 9C > 0 8x 2 U (a) (jf (x)j Cjg(x)j);

f (x) =

g(x) (x

!

a)

OZNA^AET

: lim

f (x)

= 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

g(x)

 

 

44

oTMETIM NEKOTORYE SWOJSTWA ASIMPTOTI^ESKIH RAWENSTW.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. f (x) = g(x) (x a)

TTOGDA

f (x) = g(x) + o(g(x)) (x a).

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!GDE

 

 

 

f (x) = g(x) (x

!

a)

OZNA^AET

,

^TO

 

 

 

 

 

 

r(x) =

 

 

 

 

 

 

f (x) = g(x) + r(x),

[f(x)

,

1]g(x), PRI^EM

lim r(x) =

lim[f (x)

 

 

1] = 0. oBRATNO, f(x) =

g(x)

 

 

 

x!a g(x)

 

x!a

g(x) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

g(x) + o(g(x)) (x ! a) WLE^ET

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (x)

= lim[1 + o(g(x))

] = 1:

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

g(x)

x!a

 

 

g(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

3.

eSLI

f (x) = g(x) (x

 

a)

I SU]ESTWUET

 

lim g(x)

(x),

TO SU]EST

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WUET lim f

(x) (x) I lim f(x) (x) = lim g(x)

 

(x).

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

x!a

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dEJSTWITELXNO,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (x)

(x) = lim f (x)g(x)

(x) = lim g(x)

(x):

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

x!a g(x)

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

4. aNALOGI^NO OPREDELQ@TSQ ASIMPTOTI^ESKIE RAWENSTWA, SOOTWET- STWU@]IE WIDOIZMENENIQM PONQTIQM PREDELA FUNKCII (x20). dLQ NIH TAKVE SPRAWEDLIWY SWOJSTWA 2, 3.

p R I M E R Y [ZAME^ATELXNYH \KWIWALENTNOSTEJ].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

sin x

= x

(x

 

 

 

 

 

0),

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

1

 

 

cos x

=

 

1

x2

 

 

 

 

 

(x

 

 

0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

ln(1 + x) = x

 

 

(x

 

0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

,

1 = ln a

 

 

 

x

 

 

 

(x

 

 

0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

e

p

 

1 = x

 

 

(x

 

 

 

 

 

0),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

k

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

 

k

1 + x

 

1 =

 

 

 

 

 

(x

 

 

0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. |TO PRIMER 19.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. iSPOLXZUQ P. 5, IMEEM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x

1

2

 

 

 

 

 

 

lim 1 , cosx = lim

2 sin

 

 

2

= lim

2(

2

x)

= 1:

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

x!0

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

x!0

 

2

 

x!0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

2x

 

 

7. lim ln(1x+ x) = lim ln(1 + x)1=x = 1 (SM. 20.9, 19.8).

x!0 x!0

45

9. dLQ '(x) = ex

,

1 W SILU 19.8 IMEEM lim '(x) = 0: pO\TOMU S U^ETOM

P. 7

 

 

 

 

x!0

 

 

 

lim ex , 1

 

 

'(x)

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

= 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!0

x

x!0

ln(1 + '(x))

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

10. uKAZANIE: POLOVITX '(x) = p1 + x , 1 I ISPOLXZOWATX FORMULU

BINOMA nX@TONA.

 

>

 

 

 

 

 

 

 

o('(x)) (x ! a); g(x) =

 

 

 

 

 

 

 

 

u P R A V N E N I Q. 11. eSLI f (x) =

o('(x)) (x ! a), TO f (x) g(x) = o('(x)) (x ! a).

12. pUSTX f (x) = o('(x)) (x ! a); '(x) = o( (x)) (x ! a). tOGDA f (x) = o( (x)) (x ! a).

x22. nEPRERYWNOSTX FUNKCII W TO^KE

1. fUNKCIQ f : E ! R NAZYWAETSQ NEPRERYWNOJ W TO^KE a 2 E, ESLI

8" > 0 9 > 0 8x 2 E (jx , aj < ) jf(x) , f (a)j < ");

ILI ESLI 8U (f (a)) 9V (a) (f(V (a) \ E ) U (f (a))).

w ^ASTNOSTI, ESLI a | IZOLIROWANNAQ TO^KA E, TO KAVDAQ FUNKCIQ f : E ! R NEPRERYWNA W a. eSLI a | NE IZOLIROWANNAQ TO^KA E , TO

NEPRERYWNOSTX f W TO^KE a \KWIWALENTNA RAWENSTWU lim f (x) = f (a).

x!a

s U^ETOM• 18.1 MOVNO SFORMULIROWATX USLOWIE NEPRERYWNOSTI FUNK- CII W TO^KE NA QZYKE POSLEDOWATELXNOSTEJ: FUNKCIQ f : E ! R NEPRE- RYWNA W TO^KE a 2 E TTOGDA IZ xn ! a (xn 2 E) SLEDUET f(xn) ! f(a).

2. z A M E ^ A N I E. eSLI a | NE IZOLIROWANNAQ TO^KA MNOVESTWA E, TO f : E ! R NEPRERYWNA W a TTOGDA f (a + h) , f (a) = o(1) (h ! 0).

rASSMOTRIM SWOJSTWA FUNKCIJ, NEPRERYWNYH W TO^KE.

3.eSLI FUNKCIQ NEPRERYWNA W TO^KE, TO ONA OGRANI^ENA W NEKOTO- ROJ OKRESTNOSTI \TOJ TO^KI.

4.eSLI f NEPRERYWNA W a I f (a) 6= 0, TO f SOHRANQET ZNAK ^ISLA f (a) W NEKOTOROJ OKRESTNOSTI TO^KI a.

5.pUSTX f; g NEPRERYWNY W TO^KE a. tOGDA W \TOJ TO^KE NEPRERYWNY TAKVE FUNKCII f g; f g; f=g (ESLI g(a) 6= 0).

46

 

6. [nEPRERYWNOSTX SUPERPOZICII]. pUSTX f :

E ! R; g : F ! R;

f (E) F . pUSTX DALEE f NEPRERYWNA W TO^KE a I g NEPRERYWNA W TO^KE

f (a). tOGDA g f NEPRERYWNA W a.

 

 

 

p.3 SLEDUET IZ 19.2, P. 4 | IZ 19.9, P. 5 | IZ 19.3. dOKAVEM P. 6. pUSTX

a

2 E I xn ! a (xn 2 E ). tOGDA f (xn) ! f (a), TAK KAK f NEPRERYWNA W

a.

sLEDOWATELXNO

, g f(xn) = g(f (xn )) ! g(f (a)),

TAK KAK

g

NEPRERYWNA

 

 

 

 

 

W f (a):

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. fUNKCIQ f : E ! R NAZYWAETSQ NEPRERYWNOJ, ESLI ONA NEPRERYWNA W KAVDOJ TO^KE x 2 E .

8. pRIMERY NEPRERYWNYH FUNKCIJ.

(A) pOSTOQNNAQ FUNKCIQ f (x) = (x 2 R). (B) lINEJNAQ FUNKCIQ f (x) = x (x 2 R).

(W) pOLINOM p(x) = 0 + 1x + : : : + nxn (x 2 R).

(G) rACIONALXNAQ FUNKCIQ r(x) = p(x) (q(x) = 0), GDE p; q q(x) 6

MY.

(D) tRIGONOMETRI^ESKIE FUNKCII sin x; cos x; tgx; ctg x RYWNOSTX SLEDUET IZ 18.3).

x23. tO^KI RAZRYWA

| POLINO-

(IH NEPRE-

1. tO^KA a 2 E NAZYWAETSQ TO^KOJ RAZRYWA DLQ FUNKCII f : E ! R, ESLI f NE NEPRERYWNA W a. pOLEZNA SLEDU@]AQ PROSTAQ KLASSIFIKACIQ TO^EK RAZRYWA: a 2 E NAZYWAETSQ TO^KOJ RAZRYWA 1-GO RODA DLQ FUNKCII

f : E ! R, ESLI SU]ESTWU@T PREDELY lim f(x); lim f (x) I HOTQ BY ODIN

x!a, x!a+

IZ NIH OTLI^EN OT f (a); TO^KA RAZRYWA NAZYWAETSQ TO^KOJ RAZRYWA 2-GO RODA, ESLI ONA NE QWLQETSQ TO^KOJ RAZRYWA 1-GO RODA.

p R I M E R Y. 2. tO^KA FUNKCII

f(x) = (

0 QWLQETSQ TO^KOJ RAZRYWA 1-GO RODA DLQ

j x

j

6

sin x

;

ESLI x = 0,

0

 

 

; ESLI x = 0.

3. tO^KA 0 | TO^KA RAZRYWA 2-GO RODA DLQ FUNKCII

 

(

sin

1

;

ESLI x = 0,

f(x) =

x

 

 

6

 

0;

ESLI x = 0.

47

u P R A V N E N I Q. 4. u MONOTONNOJ FUNKCII TO^KI RAZRYWA MOGUT BYTX TOLXKO 1-GO RODA.

5. fUNKCIQ rIMANA R(x) OPREDELENA SOGLA[ENIQMI: R(0) = 0, R(x) = 0 PRI IRRACIONALXNOM x, R(p=q) = 1=q, ESLI p 2 Znf0g; q 2 N I p=q | NESOKRATIMAQ DROBX. pOKAZATX, ^TO R(x) NEPRERYWNA W IRRACIONALXNYH TO^KAH I TOLXKO W NIH. kAKOGO RODA TO^KI RAZRYWA \TOJ FUNKCII?

x24. sWOJSTWA FUNKCIJ, NEPRERYWNYH NA OTREZKE

1.wY[E MY IZU^ILI LOKALXNYE SWOJSTWA (TO ESTX SWOJSTWA, SWQZAN- NYE S POWEDENIEM FUNKCII W MALOJ OKRESTNOSTI TO^KI IZ OBLASTI OPRE- DELENIQ) NEPRERYWNOJ FUNKCII. oTMETIM, ^TO I SAMO PONQTIE NEPRERYW- NOSTI FUNKCII W TO^KE QWLQETSQ LOKALXNYM SWOJSTWOM. tEM BOLEE PRIME- ^ATELXNO, ^TO DLQ OPREDELENNOGOKLASSA ^ISLOWYH MNOVESTW MOVNO GOWO- RITX O GLOBALXNYH SWOJSTWAH NEPRERYWNYH FUNKCIJ (TO ESTX SWOJSTWAH, SWQZANNYH S POWEDENIEM FUNKCII NA WSEJ OBLASTI EEOPREDELENIQ). pOKA MY OGRANI^IMSQ IZU^ENIEM GLOBALXNYH SWOJSTW NEPRERYWNYH FUNKCIJ, ZADANNYH NA OTREZKE.

2.pUSTX f : [a; b] ! R NEPRERYWNA. tOGDA

(A) FUNKCIQ f OGRANI^ENA,

 

(B) FUNKCIQ f DOSTIGAET SWOIH GRANEJ (TO ESTX SU]ESTWU@T c; d 2

 

[a; b] TAKIE, ^TO

f(c) = sup

f (x); f (d) =

inf f(x)),

 

 

 

 

 

 

 

6

x2[a;b]

 

x2[a;b]

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

(W) ESLI ^ISLA f(a) = 0; f(b) = 0 IME@T RAZNYE ZNAKI, TO SU]ESTWUET

 

c 2 (a; b) TAKOE, ^TO f(c) = 0,

 

 

 

 

 

 

(G) ESLI f(a) < < f (b), TO NAJDETSQ c 2 (a; b) TAKOE, ^TO

 

f (c) = .

 

A

pUSTX

,

NAPROTIW

, 8n 9xn 2

[a; b] (jf(xn)j > n).

pOSLEDOWATELX

-

( ).

 

 

 

 

 

NOSTX (xn) SODERVIT SHODQ]U@SQ PODPOSLEDOWATELXNOSTX (xnk ); xnk ! c

(SM. 11.1). sLEDOWATELXNO f (xnk ) ! f (c), NO \TO PROTIWORE^IT TOMU, ^TO

jf(xnk )j > nk (k 2 N).

 

 

 

 

2

 

 

 

(B). pO SWOJSTWU (A) SU]ESTWUET = sup f(x). pUSTX xn

[a; b] TA-

 

 

 

 

 

 

x2[a;b]

 

 

 

 

KOWY, ^TO , 1 < f(xn) (n 2 N) I (xnk ) | SHODQ]AQSQ PODPOSLEDO- n

48

WATELXNOSTX: xnk ! c. tOGDA

 

 

 

,

1

< f (xnk )

(k 2 N); f (xnk ) ! f(c) (k ! 1):

 

nk

oTS@DA PO SWOJSTWU 10.2

= f(c).

 

 

 

(W). pUSTX DLQ OPREDELENNOSTI f(a) > 0; f(b) < 0 I F = fx 2 [a; b] j

 

2

 

g

6 ;

 

2

 

f (y) > 0; y

 

[a; x] . mNOVESTWO F =

(NAPRIMER, a

 

F ) I OGRANI^ENO.

pO\TOMU (SM. x6) SU]ESTWUET c = sup F . tO^KA c ISKOMAQ: NERAWENSTWO f (c) > 0 PROTIWORE^IT (W SILU 22.4) TOMU, ^TO c | MAVORANTA F , A f (c) < 0 NEWOZMOVNO, TAK KAK c | NAIMENX[AQ MAVORANTA F .

(G). pOLOVIM g(x) = f(x) , I PRIMENIM K g SWOJSTWO (W). >

p R I M E R Y. 3. fUNKCIQ f (x) = x1 (0 < x < 1) NEPRERYWNA, NO NE OGRANI^ENA; ONA OGRANI^ENA SNIZU, NO NE DOSTIGAET SWOEJ NIVNEJ GRANI.

4. uRAWNENIE x = cos x OBLADAET KORNEM NA OTREZKE [0; 1] fPRIMENIM

2(W) K FUNKCII f (x) = x , cosxg.

5. u P R A V N E N I E. pUSTX E | ODIN IZ PROMEVUTKOW (a; b); [a; b]; (a; b] [a; b) (WKL@^AQ NESOBSTWENNYE) I f : E ! R NEPRERYWNA I STROGO WOZRAS- TAET. tOGDA f (E) QWLQETSQ PROMEVUTKOM TOGO VE TIPA.

6. fUNKCIQ f : E ! R (E R) NAZYWAETSQ RAWNOMERNO NEPRERYWNOJ

NA E , ESLI

8" > 0 9 > 0 8x; y 2 E (jx , yj < ) jf (x) , f(y)j < "):

rAWNOMERNO NEPRERYWNAQ FUNKCIQ, O^EWIDNO, NEPRERYWNA. oBRATNOE, WO-

OB]E GOWORQ, NEWERNO. nAPRIMER, FUNKCIQ f (x) =

 

1

(0 < x < 1) NEPRE-

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

1

 

RYWNA, NO NE RAWNOMERNO (DLQ x = ; y = 2 : jx , yj < ; jx

, yj >

> 1

DLQ WSEH 2 (0; 1)).

! R NEPRERYWNA, TO ONA I RAWNOMERNO NEPRERYWNA.

 

7. eSLI f : [a; b]

pUSTX NAPROTIW,

9" > 0 8 > 0 9x; y 2 E (jx ,yj

< ;jf(x) , f (y)j ").

tOGDA DLQ k =

1

(k 2 N) NAJDUTSQ xk; yk 2 [a; b] TAKIE, ^TO

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

( )

 

 

 

1

jf (xk ) , f(yk )j " (k 2 N):

 

 

 

 

 

jxk , ykj < k ;

 

 

 

 

 

49

pOSLEDOWATELXNOSTX (xk ), BUDU^I OGRANI^ENNOJ, OBLADAET SHODQ]EJSQ POD-

POSLEDOWATELXNOSTX@ (xkj ) : xkj ! c 2 [a; b]. tOGDA ykj = (ykj ,xkj )+xkj !

c. tAK KAK f NEPRERYWNA W c, TO f(xkj ) , f (ykj ) ! f(c) , f(c) = 0, ^TO PROTIWORE^IT ( ). >

x25. pRODOLVENIE PO NEPRERYWNOSTI

pUSTX f : E ! R RAWNOMERNO NEPRERYWNA NA E, I E0 | MNOVESTWO WSEH PREDELXNYH TO^EK MNOVESTWA E. tOGDA f DOPUSKAET RAWNOMERNO

NEPRERYWNOE PRODOLVENIE NA E [ E0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tREBUETSQ DOKAZATX, ^TO SU]ESTWUET f~ : F ! R, RAWNOMERNO NEPRERYW-

NAQ NA F

E [ E0 I TAKAQ, ^TO f~jE = f . dLQ KAVDOJ TO^KI a 2 E0 PO

KRITERI@ kO[I 19.4 SU]ESTWUET lim f (x). pOLOVIM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x!a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f~(a) =

 

f(a);

 

 

 

 

 

ESLI a 2 E,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( xlim!a f (x);

 

 

ESLI a 2 E0nE .

 

 

 

 

 

 

uBEDIMSQ, ^TO f~: F

R RAWNOMERNO NEPRERYWNA. pO USLOWI@

8

" > 0

9

> 0

8

x0; x00 ! E

( x0

,

x00

j

<

 

3

) j

f(x0)

,

f (x00)

< "=3). pUSTX

 

 

 

 

 

 

 

2

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

; 00

j

 

 

0; 00 < )

y; z 2 F TAKOWY, ^TO jy , zj < . tOGDA NAJDUTSQ 0

(0

<

TAKIE, ^TO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jx0

, yj < 0

 

) jf (x0)

, f~~(y)j

< "=3 (x0 2

E);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jx00

 

, zj

< 00

 

) jf (x00) , f (z)j < "=3 (x00 2 E):

 

 

 

 

tEPERX, WYBRAW x0 2 (y , 0; y + 0) \ E; x00

2 (z00 , 00; z + 00) \ E, POLU^IM

 

j

f~(y)

,

f~(z)

f~(y)

,

f (x0) +

f (x0)

,

f (x00 ) +

j

f (x00)

,

f~(z)

< "

 

 

 

 

 

 

 

 

j j

 

 

 

j j

 

 

 

 

 

 

j

 

 

 

 

 

j

(MY U^ITYWAEM, ^TO jx0,x00j jx0,yj+jy,zj+jz,x00j < 3 ). uTWERVDENIE

DOKAZANO (SM. POD^ERKNUTYJ

TEKST).

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x26. nEPRERYWNOSTX OBRATNOJ FUNKCII

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. pUSTX E | PROMEVUTOK W R (SM. 7:1) I f : E ! R STROGO WOZ-

RASTAET (UBYWAET) I NEPRERYWNA. tOGDA OBRATNAQ FUNKCIQ g : F ! R STROGO WOZRASTAET (SOOTWETSTWENNO UBYWAET) I NEPRERYWNA.

w SILU 4.2 NUVNO USTANOWITX NEPRERYWNOSTX g W KAVDOJ TO^KE 2 F . pUSTX DLQ OPREDELENNOSTI• E = [a; b]. pUSTX c 2 [a; b] TAKOWO, ^TO f(c) =

50