Binder1
.pdfПоследние два соотношения позволяют истолковать arcsin т, где -1 т 1,
так: arcsin т – это число взятое в пределах от 2 до 2 и такое, что его синус
равен т.
График функции у=arcsin x изображен на рисунке 29.
|
Рис. 29 |
Рис. 30 |
Функция у = arccos x является обратной к функции y=cos x. |
||
1) |
Область определения – отрезок [-1; 1]. |
|
2) |
Область значений – отрезок [0; ]. |
|
3) |
Функция не является ни чётной, ни нечётной. |
|
4) |
Функция убывающая. |
|
Из сказанного выше следует, что записи у = arccos x и х = cos у , |
0 y , |
эквивалентны. Подставив в равенство x cos y вместо у выражение |
arccos x |
получим cos (arccos x) = х. Следовательно для любого х из [-1; 1] имеем: cos (arccos x) = х, 0 arccos x .
Последние два соотношения позволяют истолковать arccos т, где -1 т 1, так: arccos т – это число, взятое в пределах от 0 до и такое, что его косинус равен т.
Отметим, что имеет место следующее тождество: arccos x arccos x .
В его справедливости можно убедиться с помощью графика функции у=arccos x, изображенного на рисунке 30.
45
Функция у=arctg x является обратной к функции y=tg x.
1)Область определения – множество всех действительных чисел.
2)Область значений – интервал ; .
2 2
3)Функция нечётная: arctg x arctgx .
4)Функция возрастающая.
Из сказанного выше следует, что записи у=arctg x и х = tg у, |
|
у , |
||
|
|
|
2 |
2 |
эквивалентны. Для любого x имеем: |
|
|
|
|
tg (arctg x) = х , arctg x |
. |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
Последние соотношения позволяют истолковать arctg т так: arctg т – это |
||||
число, взятое в пределах от до |
(исключая сами значения |
, |
) и такое, |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
|
что его тангенс равен т.
График функции у=arctg x изображен на рисунке 31.
Рис. 31
Функция у=arcctg x является обратной к функции y=ctg x.
1)Область определения – множество всех действительных чисел.
2)Область значений – отрезок (0; ).
3)Функция не является ни чётной, ни нечётной.
4)Функция убывающая.
Из сказанного выше следует, что записи у=arcctg x и х = ctg у , 0 < y < , эквивалентны. Для любого x имеем:
ctg (arcctg x) = х , 0 < arcctg x < .
46
Последние соотношения позволяют истолковать arcctg т, так: arcctg т – это число, взятое в пределах от 0 до (исключая сами значения 0 и ) и такое, что его котангенс равен т.
Имеет место тождество: arcctg(-x) = - arcctg x.
График функции у=arcctg x изображен на рисунке 32.
Рис. 32
Преобразование графиков. Пусть известен график функции y f x . Зная
правила |
преобразования |
графиков, |
можно |
построить графики функций |
||||
y f x a , y f x b, y f Ax , y Bf x , y f x , y f x . |
||||||||
1. |
График функции |
y f x a |
получается из исходного графика путем |
|||||
параллельного переноса вдоль оси OX |
на |
|
a |
|
|
единиц вправо, если а > 0, или |
||
|
|
влево, если а < 0.
2. График функции у = f(x)+b получается из исходного графика путем параллельного переноса вдоль оси OY на b единиц вверх, если b > 0, или вниз, если b < 0.
3. График функции у = f(Аx), если А > 0, А 1, получается из исходного графика путем сжатия в А раз вдоль оси 0X , если А>1, или растяжения в 1/А раз вдоль оси OX , если 0<A<1.
Сжатие вдоль оси 0X – это уменьшение абсцисс точек исходного графика без изменения ординат. Растяжение вдоль оси 0X – это увеличение абсцисс точек исходного графика без изменений ординат.
47
4.График функции у = Вf(x), если В > 0, В 1 получается из исходного графика путем сжатия в 1/В раз вдоль оси OY , если 0<В<1, или растяжения в В раз вдоль оси OY , если В>1.
Сжатие вдоль оси OY – это уменьшение ординат точек исходного графика без изменения абсцисс. Растяжение вдоль оси OY – это увеличение ординат точек исходного графика без изменения абсцисс.
5.График функции у=f(-x) получается из исходного путем симметричного отображения относительно оси OY .
6.График функции у=-f(x) получается из исходного путем симметричного отображения относительно оси OX .
Покажем, как применяя эти преобразования, можно построить график
дробно-линейной функции |
|
у ax b , |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cx d |
|
где a, b, c, d, - const, c ≠ 0. Эта функция определена всюду кроме точки |
x d . |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
Приведем функцию к виду: |
|
|
|
|
|
|||||
ax b |
a |
|
|
bc ad |
|
|
||||
у cx d |
c |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
c |
2 |
|
d |
|
|
|||||
|
|
|
x |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
||
Обозначим a b1, |
bc ad |
|
A, |
d a1. |
|
|||||
|
c2 |
|
||||||||
c |
|
|
|
|
|
c |
|
Тогда получим: у b1 x Aa1 .
Согласно правилам преобразования графиков, график функции может быть построен с помощью следующих действий:
1.Построим график функции y 1x .
2. График y Ax получим, сжимая (растягивая) вдоль оси OY гиперболу y 1x , если A 0 , то еще и симметрично отображая относительно оси OX .
48
3.А затем сделаем параллельный перенос предыдущего графика вдоль оси ОХ
на |
а1 |
единиц влево или вправо и получим график у |
A |
. |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
x a |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
4. |
|
Чтобы получить график у b1 |
A |
, сделаем параллельный перенос |
||
|
x a |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
предыдущего графика вдоль оси 0Y на b1 единиц вверх или вниз.
Таким образом, графиком дробно-линейной функции является гипербола, центр которой находится в точке О1 (а1, b1) .
Взаключение этого обзора рассмотрим еще две функции:
1.Функция y = [x] – целая часть числа. Если 0 х < 1, то у = [x] = 0; если 1 х < 2, то у = [x] = 1; если -1 х < 0, то у = [x] = -1 и т.д. График функции y = [x] изображен на рисунке 33.
Рис. 33.
2.Функция y = {x} – дробная часть числа, т.е. x x x . Построим график функции y = {x}. Заметим, что {x+1} = {x}, поэтому достаточно построить ветвь на любом промежутке длиной 1, например на [0; 1). Если
0 x <1, то [x] =0, а потому {x} = х.
На рисунке 34 изображен график функции y = {x} на промежутке [0; 1) и на всей числовой оси.
49
Рис. 34
Примеры решения задач
Пример 1. Дана f x |
|
3x 2 |
. Вычислить |
f |
2 , |
|
f 1 , |
f 5 . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Решение. |
f 2 |
3 2 2 |
|
|
8 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
23 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
f 1 |
3 1 2 |
|
3 2 |
0,5, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
1 3 1 |
|
1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
f 5 |
|
3 5 2 |
|
17 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
3 |
|
124 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
5 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Пример 2. Дана f x |
x |
3 |
x |
1 |
|
1 |
|
. |
Доказать, что |
f x f |
1 |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
x |
x |
3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
||
Решение. |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
3 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
x x |
3 |
|
|
||||||||
Найдем |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, что и требовалось |
||||||||||||
|
x |
1 |
|
1 |
|
3 |
x |
3 |
x |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
доказать.
Пример 3. Доказать, что функция f x sinx3 x является четной функцией.
Решение. Условие четности функции f x f x . Найдем
f x |
sin x |
|
sin x |
sin x |
, т.е. |
f x f x , что и требовалось доказать. |
|
x 3 |
x3 |
||||||
|
|
x3 |
|
|
Пример 4. Найти область определения функций:
а) y |
5 |
|
, |
x2 |
|
||
|
9 |
50
б) y 3x2 log2 x 1 x 1 2 ,
в) y arcsin 12xx .
Решение. а) Данная функция определена для тех значений x , когда x2 9 0,
т.е. x 3 или x ; 3 3; . Ответ: ; 3 3; .
Решение. б)
Решение. в)
|
|
x 1 0 |
x 1 |
т.е. 1;2 |
2; . |
Ответ: 1;2 2; . |
||||||||||||
D y : |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
x 2 |
|
x 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x |
1 |
0 |
x 1 |
0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 x |
|
|
|
|
|
||||
|
|
2x |
|
|
|
|
2x |
|
2x |
|
|
|
3x 1 |
|
||||
D y : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
|
1 |
0 |
|
|
|
|
0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
1 |
x |
|
|
|
|
1 x |
1 x |
|
|
x 1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|
x 1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решая эти неравенства методом интервалов, получим |
|
1 |
|
|||
|
3 |
;1 . |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Ответ: |
3 |
;1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 5. Построить график функции y x2 4x 7. |
|
|
|
|||
Решение. Перепишем функцию y x2 4x 4 3 x 2 2 |
3. |
|
||||
Строим график функции y x 2 2 |
3 в следующей последовательности: |
|||||
1) y x2 ; 2) y x 2 2 3) y x 2 |
2 3. (См. рис. 35). |
|
|
|
Рис. 35
51
Пример 6. Построить график функции y 3sin 2x 4 .
Решение. Заданную функцию представим в виде y 3sin 2 x 2 и строим график в следующем порядке:
1)На отрезке 0; 2 строим y sin x.
2)Сжимая в 2 раза вдоль оси OX строим y sin 2x
3) График функции y sin 2 x 2 получим путем параллельного переноса графика функции y sin 2x вправо вдоль оси OX на 2 единицы масштаба.
4) Увеличивая ординаты точек графика функции y sin 2 x 2 в три раза, не изменяя абсцисс этих точек получим график функции
y 3sin 2x 4 . (См. рис. 36)
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 36 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1 2 |
Найти |
y 1 , |
|
|
1 |
|
|||
Пример 7. Дана функция y 3x . |
y |
2 |
, y 2 . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
3. |
|
|
|
||
Ответы: y 1 27, y |
2 |
1, y 1 3, y 2 9 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пример 8. Доказать, что y |
tg3 x |
|
является нечетной функцией. |
||||||||||||
x2 1 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Пример 9. Установить четность или нечетность функций: |
|||||||||||||||
а) |
y x4 3x2 |
5; б) |
y 3x2 cos4x 3; в) |
y 3x |
1 |
; |
г) y x2 1 sin3x; |
||||||||
3x |
|||||||||||||||
д) |
y x 3 3 |
x 1; |
е) |
y x3 x2 3sin x. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Ответы: а) четная, б) |
четная, в) |
четная, |
г) нечетная, д) общего вида, |
||||||||||||
е) общего вида. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
52
Задачи для самостоятельной работы
Найти области определения следующих функций:
10. |
y 5x3 7x2 x 3. |
|||
11. |
y |
4x 3 |
. |
|
2x2 3x 2 |
||||
|
|
|
12.y xx .
13.y 4x3 5x 1.
x2 4
14.arcsin x 1 .
2
Ответ: ; . |
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: ; 2 |
|
2; |
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
2 |
; . |
||
|
|
|
|
|
|
Ответ: ;0 0; .
Ответ: ; .
Ответ: 0;4 .
15. |
y log |
|
|
x2 5x 6 |
. |
|
|
|
Ответ: ;2 3; . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x2 x 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
16. |
y |
4 x |
|
x 2 |
15 x. |
|
|
|
Ответ: 2;15 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
17. |
y arccos 2x 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: 1;4 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
18. |
y sin lg |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: |
|
; |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
2x 1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Построить графики следующих функций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
19. |
y |
x 3; 20. y x2 |
6x 5 ; |
21. y |
|
x2 2x 3 |
|
; 22. |
y |
3x |
|
x |
|
|
; |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24. y x 1 3 |
|
|
|
|
y |
|
2x 5 |
|
|
1 |
|
|
|||||||||||||
23. |
y 2 |
|
x 1 |
|
|
|
x 2 |
|
; |
1; |
25. |
|
; |
26. |
y |
|
; |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x 1 |
x |
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
27. |
y lg x3; |
28. |
|
y lg |
29. y 3 |
|
x |
|
; |
30. |
|
y sin 2x 1 ; |
|
31. y 3cos 2x 3 ; |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32. |
y e x2 ; |
33. |
|
y |
|
|
2 |
; 34. y sin2 x; |
35. |
y 1 2sin x. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
1 |
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
53
ГЛАВА II
ТЕОРИЯ ПРЕДЕЛОВ И НЕПРЕРЫВНОСТЬ ФУНКЦИИ
§1. Ограниченные и неограниченные последовательности. Бесконечно малые и бесконечно большие последовательности
Понятие числовой последовательности. Если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие некоторое число xn , то говорят, что определена числовая последовательность x1 ,x2 ,...,xn ,...
Сокращенно последовательность обозначают символом xn . Число xn называют общим элементом последовательности, а n - номером этого элемента.
Арифметические операции над числовыми последовательностями.
Последовательности xn yn , |
xn yn , |
{xn yn }, |
|
xn |
|
называются |
|
|
|
||||||
|
|||||||
|
|
|
yn |
|
соответственно суммой, разностью, произведением и частным последовательностей xn и yn (для частного yn 0 ).
Последовательность xn называется ограниченной, если 0 такое,
что n выполняется неравенство | xn | A ( 0 : n | xn | A ).
Последовательность xn называется ограниченной сверху (снизу),
если существует такое вещественное число M (число m ), что каждый элемент xn последовательности удовлетворяет неравенству xn M xn m .
Последовательность xn называется неограниченной, если A 0 n
такое, что | xn | A ( A 0 n :| xn | A ).
Определение предела последовательности. Число a называется
пределом последовательности xn |
, если 0 |
N N такое, |
что |
|||
n N выполняется неравенство |
|
x a |
|
. |
Обозначение: lim x |
a . |
|
|
|||||
|
|
n |
|
|
n n |
|
|
|
|
|
Геометрическая интерпретация определения: в любой - окрестности точки a находятся все элементы последовательности начиная с некоторого
54