- •Классификация функций по свойствам.
- •Основные элементарные функции. Понятия сложной и обратной функций. Элементарные функции и их классификация.
- •Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства. Связь бесконечно больших и бесконечно малых функций.
- •Сравнение бесконечно малых функций. Эквивалентные бесконечно малые функции.
- •Основные свойства пределов функции. Замечательные пределы.
- •Непрерывность функции в точке. Свойства функций, непрерывных в точке. Непрерывность основных элементарных функций.
- •Односторонняя непрерывность. Точки разрыва функции и их классификация.
- •Определение и свойства функции, непрерывной на отрезке: ограниченность, существование наибольшего и наименьшего значений, промежуточные значения. Теорема об обратной функции.
- •Понятие производной функции в точке. Геометрический и механический смысл производной.
- •Правила вычисления производной, связанные с арифметическими действиями над функциями. Производные основных элементарных функций.
- •Производная сложной и обратной функций.
- •Производные функций, заданных в параметрическом виде и неявно.
- •Частные производные и дифференциалы высших порядков функции нескольких переменных.
- •Формальное определение
- •Понятия числового ряда, его суммы. Сходящиеся и расходящиеся числовые ряды. Необходимое условие сходимости числового ряда. Действия с числовыми рядами.
- •Знакопеременные числовые ряды. Понятия абсолютной и условной сходимости, их свойства.
- •Знакочередующиеся числовые ряды. Теорема Лейбница.
- •Числовые ряды с комплексными членами.
- •Функциональные ряды. Область сходимости функционального ряда. Равномерная сходимость функционального ряда. Признак Вейерштрасса.
- •Функциональный ряд
- •Сходимость
- •Свойства равномерно сходящихся функциональных рядов.
- •Степенные ряды. Теорема Абеля. Радиус и интервал сходимости степенного ряда, свойства степенных рядов.
- •Признаки сходимости
- •Разложение функции в степенной ряд. Ряды Тейлора и Маклорена. Формула Тейлора. Разложение основных элементарных функций в ряд Маклорена.
- •Формула Тейлора
- •Понятие тригонометрического ряда Фурье, условия его сходимости.
- •Основные элементарные функции комплексных переменных.
- •1. Дробно-рациональная функция
- •2. Показательная функция:
- •3. Тригонометрические функции:
- •4. Гиперболические функции:
- •5. Логарифмическая функция.
- •6. Общая степенная функция:
- •Дифференцируемость, условия Коши-Римана дифференцируемости функции комплексной переменной.
- •Определение аналитической функции комплексной переменной, свойства.
- •Интегрирование функций комплексной переменной. Дифференцирование Определение
- •Разложение аналитических функций в степенные ряды. Понятие ряда Лорана.
Свойства равномерно сходящихся функциональных рядов.
Свойства равномерно сходящихся последовательностей и рядов
Теоремы о непрерывности
Последовательность непрерывных в точке функций сходится к функции непрерывной в этой точке.
Последовательность
функция непрерывна в точке
Тогда непрерывна в .
Ряд непрерывных в точке функций сходится к функции непрерывной в этой точке.
Ряд
функция непрерывна в точке
Тогда непрерывна в .
Теоремы об интегрировании
Теорема о переходе к пределу под знаком интеграла.
функция непрерывна на отрезке
на
Тогда
Теорема о почленном интегрировании.
функция непрерывна на отрезке
на
Тогда
Теоремы о дифференцировании
Теорема о дифференцировании под пределом.
функция непрерывно дифференцируема на отрезке
сходится
на отрезке
Тогда — непрерывно дифференцируема на , на
Теорема о почленном дифференцировании.
функция непрерывно дифференцируема на отрезке
- сходится
- равномерно сходится на отрезке
Тогда — непрерывно дифференцируема на , на
Степенные ряды. Теорема Абеля. Радиус и интервал сходимости степенного ряда, свойства степенных рядов.
Степенной ряд с одной переменной — это формальное алгебраическое выражение вида:
в котором коэффициенты берутся из некоторого кольца .
Признаки сходимости
Для степенных рядов есть несколько теорем, описывающих условия и характер их сходимости.
Первая теорема Абеля: Пусть ряд сходится в точке . Тогда этот ряд сходится абсолютно в круге и равномерно по на любом компактном подмножестве этого круга.
Обращая эту теорему, получаем, что если степенной ряд расходится при , он расходится при всех , таких что . Из первой теоремы Абеля также следует, что существует такой радиус круга (возможно, нулевой или бесконечный), что при ряд сходится абсолютно (и равномерно по на компактных подмножествах круга ), а при — расходится. Это значение называется радиусом сходимости ряда, а круг — кругом сходимости.
Вторая теорема Абеля: Пусть степенной ряд сходится в точке . Тогда он сходится равномерно по на отрезке, соединяющем точки 0 и .
Сумма степенного ряда как функция комплексного параметра является предметом изучения теории аналитических функций.
Свойства Степенных рядов:
Рассмотрим степенной ряд
с0 + с1 х + с2 х2 + ... + сn xn + ... , (10.1)
имеющий радиус сходимости R>0 (R может равняться ). Тогда каждому значению х из интервала сходимости соответствует некоторая сумма ряда. Следовательно, сумма степенного ряда есть функция от х на интервале сходимости. Обозначим ее через S(x). Тогда можно записать равенство
S(x) = c0 + c1 x + c2 x2 + ... + cn xn + ... , (10.2)
понимая его в том смысле, что сумма ряда в каждой точке х из интервала сходимости равна значению функции S(x) в этой точке. В этом же смысле будем говорить, что ряд (10.1) сходится к функции S(x) на интервале сходимости. Вне интервала сходимости равенство (10.2) не имеет смысла.
Пример.
Найти сумму степенного ряда
1 - х + х2 - ... + (-1)n xn + ... .
Это ряд, составленный из членов геометрической прогрессии, у которой b1=1, q= -x. Следовательно, его сумма есть функция . Ряд сходится, если |x|<1. Поэтому равенство
cправедливо лишь для значений х (-1; 1), хотя функция определена для всех значений х, кроме х= -1.
Можно доказать, что сумма степенного ряда S(x) непрерывна и дифференцируема на любом отрезке [a, b] внутри интервала сходимости.
Равенство (10.2), справедливое в интервале сходимости степенного ряда, называют разложением S(x) в степенной ряд.
Для степенных рядов справедливы следующие утверждения:
Теорема 1.
Степенной ряд в интервале его сходимости можно почленно дифференцировать неограниченное число раз, причем получающиеся при этом степенные ряды имеют тот же радиус сходимости, что и исходный ряд, а суммы их соответственно равны S`(x), S``(x), ... , S(n)(x).
Теорема 2.
Степенной ряд можно неограниченное число раз почленно интегрировать в пределах от 0 до х, если х (-R; R), причем получающиеся при этом степенные ряды имеют тот же радиус сходимости, что и исходный ряд, а суммы их соответственно равны: .