Введение в математический анализ

1. Введение в математический анализ

2. §1 Необходимые определения О.:Функциейназывается правило, по которому каждому элементу X

3. Некоторого множества K соответствует единственный элемент Y другого множества L.

4. Х – аргумент функции; У – соответствующее значение функции. Обозначается: у = f(х), у = у(х)

5. О.: Графиком функции y=f(x) называется множество точек плоскости XOY для каждой из которых абсцисса X

6. является значением аргумента, а ордината Y – соответствующим значениям данной функции.

7. О.: Множество значений аргумента, при котором функция имеет смысл называется областью определения функции. И обозначается Д(у), Д(f)

8. О.: Множество значений «у», которые получаются по правилу у = f(х) называется областью значений функций. И обозначается: Е(у), Е(f).

9. Способы задания функции: 1)аналитический (формулы) 2)табличный 3) Графический

10. О.: К основным элементарным функциям относятся следующие: • У = const; • у = хα ,α – действительное число, α≠ 0; • у = ах, где а>0, а≠1; • у = log a x, где а>0, а=1; • у = sin x; y = cos x; y = tg x; y = ctg x;

11. y = arcsin x; y = arccos x; y = arctg x; y = arcctg x.

12. О.: Рассмотрим 2 ф-и y = f(x), u = φ(x). Область значений функции u = φ(x) является областью определения функции f, тогда функция y = f(φ/x) называется сложной ф-ей или функцией от функции

13. О.: Элементарной называется ф-я состоящая из основных элементарных ф-ий с помощью арифметических действий и операций, взятия ф-и от ф-и применимых последовательно конечное число раз.

14. y = tg (sin3 (x2+5)+tg ln x y = tg3x – 3sin x • Элементарные функции. - Неэлементарная ф-я, т.к. складываем бесконечное число элементарных ф-й.

15. О.:Окрестностью точки x0 на числовой прямой называется любой интервал (a;b), содержащий эту точку. О.: Если δ(∆) > 0, то δ – окрестностью точки х0 называется промежуток (х0-δ; х0+δ)

16. О.: Внешность любого интервала (a,b)называется окрестностью бесконечности. О.: Множество X называется ограничением сверху, если существует такое число М, что для всех xX, x≤M.

17. О.: Множество х называется ограниченным снизу, если существует число m такое, что для всех хϵХ, х≥m. О.: Множество х называется ограниченным, если существуют числа m, M такие, что для всех хϵХ, m≤ х ≤M.

18. §2 Предел последовательности

19. О.: Последовательностью х1,х2,х3,…,хn чисел называются значения функции натурального аргумента, т.е. nϵN, xn=f(n) 2;4;8;...;2n;... xn=2n, n=1;2;...

20. О.: Число а называется пределом последовательности xn, если для любого Ɛ˃0 существует номер N=N(Ɛ), т.е. зависящий от Ɛ такой, что n больше N и выполняется неравенство |xn - a| меньше˂Ɛ.

21. число а - предел последовательности , если за пределами промежутка (-Ɛ+а; Ɛ+а) находится конечное число членов последовательности, а внутри промежутка бесконечное число членов последовательности и это выполняется для любого Ɛ.

22. Докажем, что пределом последовательности 1- 1/10n , n→ , является число 1. Док-во. Если 1 предел послед-ти, то для любого Ɛ˃0 найдется номер N=N(Ɛ) такой, что для всех n˃N верно |1-1/10n-1|˂Ɛ.

23. Должны показать, что для любого Ɛ найдется номер N: - если N есть, то |1-1/10n-1|˂Ɛ верно. |-1/10n|˂Ɛ 1/10n ˂Ɛ 10n˃1/Ɛ lg 10n ˃1/Ɛ n lg 10˃lg 1 - lg Ɛ n˃-lg Ɛ˃0

24. если N=[-lg Ɛ]+1, то определение предела последовательности выполняется, а именно: для любого Ɛ˃0 существует номер N =[-lg Ɛ]+1 такой, что для всех n˃N верно, что |xn-a|˂Ɛ˂|(1-1/10n )/xn - 1/a|˂Ɛ А это и обозначает, что предел послед-ти 1-1/10n есть число 1.

25. §3 Предел функции О.: Число "в" называется пределом функции y=f(x), при х→х0, если Ɛ˃0 найдется такое ρ=ρ(Ɛ), ρ больше˃0, что для всех х принадлежащих ρ(∆)-окрестности х0,

26. соответствующие значения функции принадлежат Ɛ-окрестности точки "в", т.е. если для всех х таких, что |х-хо|˂∆ соответствующие f(x) удовлетворяют неравенство |f(x)-в|˂Ɛ. Обозначение: для послед-ти: для ф-и:

27. Замечание! Число "в" является пределом ф-и f(x) при х→х0, если, чем ближе точки х к точке хо, тем ближе соответствующие значения ф-и к точке "в".

28. Лемма: О.: Функция y=f(x) имеющая предел при х→х0 является ограниченной, в некоторой окрестности точки х0. Ǝ-существует, uх0 – окрестность точки х0. uх0 такая, что все хϵuх0 выполняется неравенство m≤f(x)≤М, где m, M некоторые конечные числа.

29. ОБРАТНАЯ НЕВЕРНА: Например, y=sin x является ограниченной для всех xϵD(sin x), но при этом х→ , - не существует.

30. §4 Односторонние пределы О.: (х0-∆;х0) называется левосторонней окрестностью точки х0. Интервал (х0; х0+∆) называется правосторонней окрестностью точки х0. О.: Предел lim φ(x), при х→х0(-), называется левосторонним пределом функции у=φ(x), хϵ(х0-∆;х0), т.е. х→х0(-) слева.

31. О.: Предел lim f(x), при х→х0(+), называется правосторонним пределом функции y=f(x), xϵ(x0;x0+∆), т.е. стремятся к х0 справа. Теорема. Для того чтобы существовал (конечный) предел необходимо и достаточно, чтобы существовали односторонние пределы и эти пределы были равны

33. §5 Бесконечно малые и бесконечно большие функции О.: Ф-я y=f(x) называется бесконечно малой, если Б.м. обозначается α(х), β(х), γ(х). О.: Ф-я y=f(x) называется бесконечно большой при х→х0, если . Б.б. обозначается f(x), t(x), g(x).

34. Пример: y=1/x; , б.б. x→0+; , б.м. х→0-; ,у=1/х, б.м. х→+ , у=1/х, б.м. х→-

35. Теорема о связи б.м. и б.б. функций. 1 теорема: Если ф-я y=f(x) является б.б. при х→х0, то обратная ей ф-я у=1/f(x) является б.м. при х→х0. 2 теорема: Если ф-я y=f(x) является б.м. при х→х0, то обратная ей ф-я у=1/α(х) является б.б. при х→х0.

36. §6 Свойства бесконечно малых Все бесконечно малые рассматриваются при х→х0: • Сумма конечного числа б.м. функций является б.м. функцией; • Произведение б.м. функции на const является б.м. функцией; • Произведение б.м. функций является б.м. функцией;

37. 4) Отношение α(х) к f(x) является б.м., если α(х) – б.м., f(x) – не является б.м. 5) Произведение б.м. функции на ограниченную функцию является б.м. функцией. Замечание! Отношение 2-х б.м. функций может быть как б.м., так и const, а также и б.б. В этом случае говорят, что имеет место неопределенность вида [0/0].

38. §7 Свойства б.б. функций • Const ˣ б.б. функцию является б.б. функцией, const ≠ 0; • Сумма б.б. функций одного знака является б.б. функцией; • Произведение б.б. функций является б.б. функцией.

39. Замечание!: • Говорят, что отношение 2-х б.б. величин дает неопределенность вида [∞/∞]. • При произведение б.м. × б.б. функции имеет место неопределенность вида [0×∞]. • Разность б.б. функций одного знака дает неопределенность вида [∞ - ∞]. • Другого вида неопределенности: [00], [0∞], [∞0], [1∞].

40. §8 Свойства пределов Все пределы вычисляются при х→х0, существуют и конечные: • Предел const = самой const. • Предел суммы, разности, произведению и дроби, если предел знаменателя ≠ 0, равен соответственно сумме пределов, разности пределов, произведению пределов и частному пределов.

41. 3) Const , как множитель, можно выносить за знак предела. 4) Если ф-я не отрицательная, в некоторой окрестности х0, то предел этой функции не отрицателен при х→х0. 5) Теорема о сжатой переменной. Если в некоторой окрестности точки х0 функция φ(x)≤f(x)≤g(x) и предел функции , то .

42. 6) Если предел функции существует, то он единственный. 7) 2-я лемма о пределе. О.: Для того чтобы существовал конечный предел функции y=f(x) при х→х0 необходимо и достаточно, чтобы функцию f(x) можно было представить в виде: f(x)=b+α(x), где , α(х), при х→х0, - б.м. 8) Если в точке х0 ф-я f(x) непрерывна, то знак ф-и f и значок предела можно поменять местами.

43. Это свойство позволяет вместо х подставить х0 и тем самым показать, что при х→х0 предел ф-и будет равен значению ф-и в точке х0.

44. §9 Замечательные пределы П.1I замечательный предел. О.: lim при х→х0, но при этом α(х)→0, П. 2IIзамечательный предел. О.:

45. П.3 Модификация замечательных пределов. На основании II замечательного предела, получено что: 1) 2)

46. 3) 4)

47. §10 Сравнение бесконечно малых величин(функций) О.: Говорят, что при х→хо б.м. величина α(х) является б.м. более высокого порядка, чем β(х) при х→х0, если . Значит α˂β.

48. О.: В рамках предыдущего определения величина β(х) называется б.м. более низкого порядка, чем α(х). О.: При х→х0 б.м. β(х) и α(х) имеют одинаковый порядок малости, если

49. Пример: • При х→0 х3 б.м. более высокого порядка, чем х2, т.к. 2) В этом случае х2 является б.м. более низкого порядка, чем х3 при х→0. 3) при х→0 б.м. 3х3 и 4х3 имеют одинаковый порядок малости.

50. О.: При х→хо б.м. α(х) и β(х) называются эквивалентными (α(х) ~ β(х)) , если .