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

Binder1

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
2.72 Mб
Скачать

Последние 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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]