←предыдущая следующая→
1 2 3 4
Осн. понятия
Грани числовых мн-в
Числовые последовательности
Непр. ф-ции на пр-ке
Сходящиеся и расходящиеся посл-ти
Св-ва сходящихся посл-тей
Теорема «Об единственности пределов»
Теорема «Сходящаяся посл-ть ограничена»
Теорема «О сходимости монотон. посл-ти» Экспонента или число е
Ф-ции одной переменной
Обратные ф-ции Предел ф-ции в точке
Свойства предела ф-ции в точке
Односторонние пределы ф-ции в т-ке:
Предел ф-ции в т-ке
Предел и непрерывность функции
Предел. Односторонний предел. Пределы ф-ции на бесконечности
Два замечательных предела
Б/м ф-ции и их сравнения
Непрерывные ф-ции. Непрерывность.
1. Осн. понятия
Мат.модель – любой набор кр-ний; неравенств и иных мат. Соотношений, которая в совокупности описывает интересующий нас объект.
Мн-во вещест. чисел разбивается: на рационал. и иррац. Рац. – число, которое можно представить в виде p/q где p и q – цел. числа. Иррац. – всякое вещественное число, которое не явл. рационал.
Любое вещ. число можно представить в виде бесконеч. десят. Дроби а, а1,а2…аn… где а –люб. число, а а1, а2 … аn числа, приним. целые знач.
Некоторые числовые множества.
Мн-ва – первичное понятие, на уровне здравого смысла, его не возможно точно определить.
Для описания мн-в единая символика, а именно, если в мн-во А входят только эл. х, которые обладают некоторым св-вом S(x), то тогда мн-во А описывается А={х вып-ся усл S(x)}.
Подмн-ва – если А и В 2 мн-ва и все эл-ты мн-ва А сод-ся в В, то А наз-ся подмн-вом В, А В, если в В сод-ся эл-ты отличные от эл-тов мн-ва А, то В строго шире А, то А наз-ся собственным подмн-вом В. АВ. А=В- мн-ва совпадают.
Операции с мн-воми А В={х!х принадл. либо А, либо В} – обьединение мн-в А и В.
А В={ххА и хВ} пересечение мн-в А и В.
А В={ххА, но хВ}дополн. к м-ву В во мн-ве А
Числовые мн-ва
R,N,Z,Q - стандартные обозначения мн-в на числ. прямой. (а,в)= {ха0 найдется такой номер N, для любого n >N:xn-a<
Все посл-ти имеющие предел наз-ся сходящимися, а не имеющее его наз-ся расходящимися.
Связь сходящихся посл-тей и б/м.
Дает сл. теорему
Теорема Для того чтобы посл-ть xn имела пределом число а необходимо, чтобы эл-ты этой посл-ти можно было представить в виде xn=a+n, где посл-ть {n}0, т.е. является б/м.
Док-во
а) Допустим, что xna и укажем посл-ть n удовл. равенству xn=a+n. Для этого просто положим n=xn-a, тогда при nxn-a равно растоянию от xn до а 0 => n б/м и из равенства преобразования определяю n получаем xn=a+n.
Свойство б/м
Если {xn},{yn}- любые посл-ти, то их сумма {xn+yn}, это есть пос-ть с общим членом xn+yn. Аналогично с разностью, частным и умножением.
Т-ма о св-вах б/м
а) {xn}и{yn}-б/м пос-ти, б/м
1) их сумма, разность и произведение являются б/м
2) Произведение любой огранич. посл-ти на б/м являются б/м
!О частном не говорят, т.е. частное б/м может не быть б/м.
Посл-ть {xn} явл. б/б, если для любого числа с>0 сущ-ет номер N для всех номеров n>N xn>c.
!Понятие б/б не совпадает с неограниченной: посл-ть может быть неогранич., но не является б/б.
Пример 1,1/2,3,1/4,5,1/6,7… явл. неогранич., т.е. принимает сколь угодно большие по модулю значения, однако в ней имеются эл-ты со сколь угодно большими номерами принимающие дробные знач. и сколь угодно малые по модулю.
Св-ва сходящихся посл-тей
Теорема «Об единственности пределов»
Если посл-ть xn сходится, то она имеет единственный предел.
Док-во (от противного)
{xn} имеет два разл. Предела a и b, аb. Тогда согласно определению пределов любая из окрестностей т. а содержит все эл-ты посл-ти xn за исключением конечного числа и аналогичным св-вом обладает любая окрестность в точке b. Возьмем два радиуса = (b-a)/2, т.к. эти окрестности не пересекаются, то одновременно они не могут содержать все эл-ты начиная с некоторого номера. Получим противоречие теор. док-на.
Теорема «Сходящаяся посл-ть ограничена»
Пусть посл-ть {xn}а >о N:n>Nxn-a поэтому в правой части стоит сумма числа аb+ б/м посл-ть. По т-ме О связи сходящихся посл-тей в б/м посл-ти в правой части xnyn сводится к ab
Практический вывод состоит в том, что нахожд. пределов посл-тей заданных сл. выражениями можно сводить к более простым задачам вычисления lim от составляющих этого выр-ния
Посл-ть {xn} наз-ся возр., если x1xn+1>…; невозр., если x1x2…xnxn+1…
Все такие посл-ти наз-ся монотонными. Возр. и убыв. наз-ся строго монотонными
Монотонные посл-ти ограничены с одной стороны, по крайней мере. Неубывающие ограничены снизу, например 1 членом, а не возрастыющие ограничены сверху.
Теорема «О сходимости монотон. посл-ти»
Всякая монотонная посл-ть явл-ся сходящейся, т.е. имеет пределы.
Док-во Пусть посл-ть {xn} монотонно возр. и ограничена сверху. X – все мн-во чисел которое принимает эл-т этой посл-ти согласно усл. Теоремы это мн-во огранич., поэтому по соотв. Теореме оно имеет конечную точную верх. грань supX xnsupX (обозначим supX через х*). Т.к. х* точная верх. грань, то xnx* n. >0 вып-ся нер-во xm(пусть m- это n с крышкой):xm>x*- при n>m => из указанных 2-х неравенств получаем второе неравенство x*-xnx*+ при n>m эквивалентно xn-x*m. Это означает, что x* явл. пределом посл-ти. 6. Экспонента или число е
Р-рим числ. посл-ть с общим членом xn=(1+1/n)^n (в степени n)(1) . Оказывается, что посл-ть (1) монотонно возр-ет, ограничена сверху и сл-но явл-ся сходящейся, предел этой пос-ти наз-ся экспонентой и обозначается символом е2,7128…
Док-ть сходимость посл-ти (1)
Для док-ва введем вспом-ю ф-цию y=(1+x)^1/x, x>0 Ясно что при знач. x=1,1/2,1/3,…,1/n,… значение ф-ции y совпадает с соответствующими эл-ми (1).
Док-м что ф-ция у монотонно убывает и огран. сверху => монотонное возр. посл-ти (1) и ограниченность ее сверх. Поскольку lg x явл-ся монотонно возр., но монотонное убыв. ф-ции у и ее огранич. сверху эквивалентны том, что ф-ция lgy, которая равняется 1/хlg(1+x) (2) имеет те же самые св-ва, т.е. 00 (4). Возьмем любую лин. ф-цию вида y=kx которая превосходит lg(1+x) при всех x>0.
tg1=(lg(1+x1))/x1 1>2=>tg1>tg2
tg2=(lg(1+x2))/x2
Поскольку 1>2, то tg1>tg2, а это равносильно равенству (3). Поскольку y>lg(1+x) x>0 => kx>
>lg(1+x) x>0
Принимая во внимания ф-ции у с пос-ть xn приходим к нужному утверждению. Число е явл-ся неизбежным спутником динамических процессов: почти всегда показатели изменяющиеся во времени характеризующие такие процессы зависят от времени через экспонициальную ф-цию y=e^x и ее модификации.
Пр-р: если ставка сл-ных % равна r и инвестор положил в банк первоначальный вклад равный Р причем % начисляются m раз в год (r- годовая ставка) тогда через n- лет наращенная сумма нач-ся по ф-ле сл. % при m кратном их начислению.
Sn=P(1+r/m)^mn (5) Предположим теперь % нач-ся непрерывным образом, т.е. число периодов нач-ния неограничено ув-ся. Мат-ки это соотв-ет тому, что выражение (5) надо р-равать, как общий член посл-ти Xm, а непрерывно-му нач-нию соот-ет наращенная ф-ция lim(n)P(1+r/m)^mn=Pe^rn
Lg(e)x имеет спец. Обозначение lnx.
Принцип вложенных отрезков
Пусть на числовой прямой задана посл-ть отрезков [a1,b1],[a2,b2],…,[an,bn],…
Причем эти отрезки удовл-ют сл. усл.:
1) каждый посл-щий вложен в предыдущий, т.е. [an+1,bn+1][an,bn], n=1,2,…;
2) Длины отрезков 0 с ростом n, т.е. lim(n)(bn-an)=0. Посл-ть с указанными св-вами наз-ют вложенными.
Теорема Любая посл-ть вложенных отрезков содержит единную т-ку с принадлежащую всем отрезкам посл-ти одновременно, с общая точка всех отрезков к которой они стягиваются.
Док-во {an}-посл-ть левых концов отрезков явл. монотонно не убывающей и ограниченной сверху числом b1.
{bn}-посл-ть правых концов монотонно не возрастающей, поэтому эти посл-ти явл. сходящимися, т.е. сущ-ют числа с1=lim(n)an и с2=lim(n)bn => c1=c2 => c - их общее значение. Действительно имеет предел lim(n)(bn-an)= lim(n)(bn)- lim(n)(an) в силу условия 2) o= lim(n)(bn-an)=с2-с1=> с1=с2=с
Ясно что т. с общая для всех отрезков, поскольку n ancbn. Теперь докажем что она одна.
Допустим что другая с‘ к которой стягиваются все отрезки. Если взять любые не пересекающиеся отрезки с и с‘, то с одной стороны
←предыдущая следующая→
1 2 3 4