Sorozatok és függvények határainak fogalmai. Ha meg kell találni egy sorozat határértékét, a következőképpen írjuk le: lim xn=a. Egy ilyen sorozatsorozatban xn az a-ra, n pedig a végtelenre hajlik. A sorozatot általában sorozatként ábrázolják, például:
x1, x2, x3...,xm,...,xn... .
A szekvenciák növekvőre és csökkenőre oszthatók. Például:
xn=n^2 - növekvő sorozat
yn=1/n - sorozat
Tehát például az xn=1/n^ sorozat határa:
lim 1/n^2=0
x→∞
Ez a határ egyenlő nullával, mivel n→∞, és az 1/n^2 sorozat nullára hajlik.
Jellemzően egy x változó mennyiség egy véges a határértékre hajlik, és x folyamatosan közeledik a-hoz, az a mennyiség pedig állandó. Ezt a következőképpen írjuk le: limx =a, míg n irányulhat akár nullára, akár végtelenre. Vannak végtelen függvények, amelyeknél a határ a végtelen felé hajlik. Más esetekben, amikor például a funkció lelassítja a vonatot, a határérték nullára irányul.
A korlátoknak számos tulajdonsága van. Általában minden függvénynek csak egy korlátja van. Ez a limit fő tulajdonsága. A többiek az alábbiakban találhatók:
* Az összeghatár megegyezik a limitek összegével:
lim(x+y)=lim x+lim y
* A termék limit megegyezik a limitek szorzatával:
lim(xy)=lim x*lim y
* A hányados határa egyenlő a határértékek hányadosával:
lim(x/y)=lim x/lim y
* Az állandó tényező a határjelen kívülre kerül:
lim(Cx)=C lim x
Adott egy 1 /x függvény, amelyben x →∞, a határértéke nulla. Ha x→0, akkor egy ilyen függvény határértéke ∞.
A trigonometrikus függvények esetében létezik néhány ilyen szabály. Mivel a sin x függvény mindig egységre törekszik, amikor nullához közelít, az azonosság érvényes rá:
lim sin x/x=1
Számos függvényben vannak olyan függvények, amelyek határainak kiszámításakor bizonytalanság lép fel – olyan helyzet, amikor a határérték nem számítható ki. Az egyetlen kiút ebből a helyzetből a L'Hopital. Kétféle bizonytalanság létezik:
* a forma bizonytalansága 0/0
* a ∞/∞ alak bizonytalansága
Például a következő alakú határérték adott: lim f(x)/l(x), és f(x0)=l(x0)=0. Ebben az esetben 0/0 formájú bizonytalanság lép fel. Egy ilyen probléma megoldásához mindkét függvényt megkülönböztetjük, majd megkeressük az eredmény határát. A 0/0 típusú bizonytalanságok esetében a határ a következő:
lim f(x)/l(x)=lim f"(x)/l"(x) (x→0-nál)
Ugyanez a szabály igaz a ∞/∞ típusú bizonytalanságokra is. De ebben az esetben igaz a következő egyenlőség: f(x)=l(x)=∞
A L'Hopital-szabály segítségével megkeresheti azon határértékeket, amelyekben bizonytalanságok jelennek meg. Előfeltétele annak
kötet - nincs hiba a származékok megtalálásakor. Tehát például az (x^2)" függvény deriváltja egyenlő 2x-tel. Ebből arra következtethetünk, hogy:
f"(x)=nx^(n-1)
Nézzünk néhány szemléltető példát.
Legyen x numerikus változó, X a változásának területe. Ha minden X-hez tartozó x számhoz egy bizonyos y szám tartozik, akkor azt mondják, hogy az X halmazon van definiálva egy függvény, és azt írják, hogy y = f(x).
Az X halmaz ebben az esetben egy sík, amely két koordinátatengelyből áll – 0X és 0Y. Például ábrázoljuk az y = x 2 függvényt. A 0X és 0Y tengelyek X-et alkotnak - a változásának területét. Az ábra jól mutatja, hogyan viselkedik a függvény. Ebben az esetben azt mondják, hogy az y = x 2 függvény az X halmazon van definiálva.
Egy függvény összes részértékének Y halmazát f(x) értékkészletnek nevezzük. Más szavakkal, az értékkészlet az az intervallum a 0Y tengely mentén, ahol a függvény definiálva van. Az ábrázolt parabola jól mutatja, hogy f(x) > 0, mert x2 > 0. Ezért az értéktartomány a következő lesz. Sok értéket nézünk 0Y szerint.
Az összes x halmazát f(x) tartományának nevezzük. Sok definíciót 0X-el nézünk, és esetünkben az elfogadható értékek tartománya [-; +].
Egy a pontot (a tartozik vagy X) az X halmaz határpontjának nevezzük, ha az a pont bármely szomszédságában vannak az X halmaznak a-tól eltérő pontjai.
Eljött az idő, hogy megértsük, mi a függvény határa?
Meghívjuk azt a tiszta b-t, amelyre a függvény úgy hajlik, mint az x az a számra a funkció határa. Ez így van leírva:
Például f(x) = x 2. Meg kell találnunk, hogy a függvény mire hajlik (nem egyenlő) x 2-nél. Először is írjuk fel a határértéket:
Nézzük a grafikont.
Rajzoljunk a 0Y tengellyel párhuzamos egyenest a 0X tengely 2. pontján keresztül. A grafikonunkat a (2;4) pontban metszi. Ebből a pontból ejtsünk merőlegest a 0Y tengelyre, és jutjunk el a 4. ponthoz. Erre törekszik a függvényünk x 2-nél. Ha most behelyettesítjük a 2-es értéket az f(x) függvénybe, akkor a válasz ugyanaz lesz. .
Most, mielőtt továbbmennénk határértékek kiszámítása, mutassuk be az alapvető definíciókat.
Augustin Louis Cauchy francia matematikus vezette be a XIX.
Tegyük fel, hogy az f(x) függvény definiálva van egy bizonyos intervallumon, amely tartalmazza az x = A pontot, de egyáltalán nem szükséges, hogy az f(A) értékét meghatározzuk.
Ezután Cauchy definíciója szerint a funkció határa f(x) egy bizonyos B szám, ahol x A-ra hajlik, ha minden C > 0-hoz van egy D > 0 szám, amelyre
Azok. ha az f(x) függvényt x A-ban a B határ korlátozza, akkor ezt a formába írjuk
Sorozatkorlát egy bizonyos A számot akkor hívunk, ha bármely tetszőlegesen kis pozitív B > 0 számhoz van olyan N szám, amelyre n > N esetben minden érték kielégíti az egyenlőtlenséget
Ez a határ így néz ki.
A határértékkel rendelkező sorozatot konvergensnek nevezzük, ha nem, akkor divergensnek nevezzük.
Ahogy már észrevetted, a határértékeket a lim ikon jelzi, amely alatt a változó valamilyen feltétele íródik, majd maga a függvény is kiíródik. Az ilyen halmaz „a függvény határértéke, amelynek tárgya...”. Például:
- az x függvény határértéke 1-re hajlik.
A „közelít 1-hez” kifejezés azt jelenti, hogy x egymás után olyan értékeket vesz fel, amelyek végtelenül közelítenek 1-hez.
Most már világossá válik, hogy ennek a határértéknek a kiszámításához elegendő az 1-es érték helyett x helyett:
Egy adott számérték mellett x a végtelenbe is hajlamos lehet. Például:
Az x kifejezés azt jelenti, hogy x folyamatosan növekszik és végtelenül közeledik a végtelenhez. Ezért az x-et a végtelennel helyettesítve nyilvánvalóvá válik, hogy az 1-x függvény hajlamos lesz , de ellenkező előjellel:
Így, határértékek kiszámítása a specifikus érték megtalálása, vagy egy bizonyos terület, amelyre a határérték által korlátozott függvény esik.
A fentiek alapján az következik, hogy a limitek kiszámításakor több szabályt is figyelembe kell venni:
Megértés határ lényegeés alapvető szabályokat határérték számítások, kulcsfontosságú betekintést nyerhet ezek megoldásába. Ha bármilyen korlát nehézséget okoz, akkor írja meg a megjegyzésekben, és mi biztosan segítünk.
Megjegyzés: A jogtudomány a törvények tudománya, amely segít konfliktusokban és más élet nehézségeiben.
A limitek kiszámításakor figyelembe kell venni az alábbi alapvető szabályokat:
1. A függvények összegének (különbségének) határa megegyezik a kifejezések határainak összegével (különbségével):
2. A függvények szorzatának határa egyenlő a tényezők határainak szorzatával:
3. Két függvény arányának határa megegyezik ezen függvények határértékeinek arányával:
.
4. A konstans tényező a határjelen túl vehető:
.
5. Egy állandó határértéke megegyezik magával az állandóval:
6. Folyamatos funkcióknál a határ- és funkciószimbólumok felcserélhetők:
.
Egy függvény határértékének megtalálását úgy kell kezdeni, hogy az értéket behelyettesítjük a függvény kifejezésébe. Sőt, ha 0 vagy ¥ számértéket kapunk, akkor a kívánt határértéket megtaláltuk.
2.1. példa. Számítsa ki a határértéket.
Megoldás.
.
A , , , , , alakú kifejezéseket hívjuk bizonytalanságok.
Ha az űrlap bizonytalanságot kap, akkor a határ meghatározásához át kell alakítani a függvényt, hogy felfedje ezt a bizonytalanságot.
Az alak bizonytalanságát általában akkor kapjuk meg, ha megadjuk két polinom arányának határát. Ebben az esetben a határérték kiszámításához ajánlatos a polinomokat faktorozni és közös tényezővel csökkenteni. Ez a szorzó a határértéken nulla X .
Példa 2.2. Számítsa ki a határértéket.
Megoldás.
Behelyettesítve bizonytalanságot kapunk:
.
Számoljuk össze a számlálót és a nevezőt:
;
Csökkentsük egy közös tényezővel és kapjuk meg
.
Az alak bizonytalanságát akkor kapjuk meg, ha két polinom arányának határát adjuk meg. Ebben az esetben a kiszámításához ajánlatos mindkét polinomot elosztani X felsőfokon.
2.3. példa. Számítsa ki a határértéket.
Megoldás. A ∞ behelyettesítésekor az alak bizonytalanságát kapjuk, így a kifejezés összes tagját elosztjuk x 3.
.
Itt figyelembe veszik, hogy .
Gyököket tartalmazó függvény határértékeinek számításakor ajánlatos a függvényt a konjugáltjával megszorozni és elosztani.
2.4. példa. Számítsa ki a határértéket
Megoldás.
Amikor határértékeket számítanak ki az alak vagy (1) ∞ bizonytalanságának feltárására, gyakran az első és a második figyelemre méltó határértéket használják:
Valamely mennyiség folyamatos növekedésével kapcsolatos számos probléma a második figyelemre méltó határhoz vezet.
Tekintsük Ya I. Perelman példáját, amely a szám értelmezését adja e a kamatos kamat problémájában. A takarékpénztárakban évente kamatpénzt adnak az állótőkéhez. Ha gyakrabban történik a csatlakozás, akkor gyorsabban növekszik a tőke, hiszen nagyobb összeg vesz részt a kamatképzésben. Vegyünk egy tisztán elméleti, nagyon leegyszerűsített példát.
Legyen 100 deniert elhelyezve a bankban. egységek évi 100% alapján. Ha a kamatpénz csak egy év múlva kerül az állótőkéhez, akkor erre az időszakra 100 den. egységek 200 pénzegységre fog alakulni.
Most pedig lássuk, mivé lesz 100 denize. egységek, ha félévente kamatpénzt adnak az állótőkéhez. Hat hónap után 100 den. egységek nő 100 × 1,5 = 150, és további hat hónap múlva - 150 × 1,5 = 225 (den. egység). Ha az év 1/3-án történik a csatlakozás, akkor egy év múlva 100 den. egységek 100 × (1 +1/3) 3 "237 (den. egység) lesz.
A kamatpénz hozzáadásának feltételeit megemeljük 0,1 évre, 0,01 évre, 0,001 évre stb. Aztán 100 denből. egységek egy év múlva ez lesz:
100 × (1 +1/10) 10 » 259 (den. egység),
100 × (1+1/100) 100 » 270 (den. egység),
100 × (1+1/1000) 1000 » 271 (den. egység).
A kamatfelszámítás feltételeinek korlátlan csökkentésével a felhalmozott tőke nem növekszik a végtelenségig, hanem közelít egy körülbelül 271-nek megfelelő határt. Az évi 100%-os letétbe helyezett tőke nem nőhet több mint 2,71-szeresére, még akkor sem, ha a felhalmozott kamat. másodpercenként kerültek a fővárosba, mert
2.5. példa. Számítsa ki egy függvény határértékét
Megoldás.
2.6. példa. Számítsa ki egy függvény határértékét .
Megoldás. Behelyettesítve a bizonytalanságot kapjuk:
.
A trigonometrikus képlet segítségével a számlálót szorzattá alakítjuk:
Ennek eredményeként azt kapjuk
Itt a második figyelemre méltó határt vesszük figyelembe.
Példa 2.7. Számítsa ki egy függvény határértékét
Megoldás.
.
Az alak bizonytalanságának feltárásához használhatja a L'Hopital-szabályt, amely a következő tételen alapul.
Tétel. Két végtelenül kicsi vagy végtelenül nagy függvény arányának határa megegyezik deriváltjaik arányának határával
Vegye figyelembe, hogy ez a szabály egymás után többször is alkalmazható.
Példa 2.8. Lelet
Megoldás. Helyettesítéskor bizonytalan a forma . A L'Hopital szabályát alkalmazva azt kapjuk
A funkció folytonossága
A függvény fontos tulajdonsága a folytonosság.
Meghatározás. A funkció figyelembe van véve folyamatos, ha az argumentum értékének kismértékű változása a függvény értékének kis változását vonja maga után.
Matematikailag ezt a következőképpen írják le: mikor
A és alatt a változók növekményét értjük, vagyis a következő és előző értékek különbségét: , (2.3. ábra)
2.3 ábra – Változók növekedése |
A pontban folytonos függvény definíciójából az következik, hogy . Ez az egyenlőség azt jelenti, hogy három feltétel teljesül:
Megoldás. A funkcióért a lényeg a folytonossági hiány miatt gyanús, nézzük meg ezt és keressünk egyoldalú határokat
Ezért, , azt jelenti - töréspont
Függvény származéka
Funkciókorlát- szám a valamely változó mennyiség határa lesz, ha változása során ez a változó mennyiség korlátlanul közelít a.
Vagy más szóval a szám A a függvény határa y = f(x) pontban x 0, ha bármely pontsorozatra a függvény definíciós tartományából, nem egyenlő x 0, és ami a lényeghez konvergál x 0 (lim x n = x0), a megfelelő függvényértékek sorozata a számhoz konvergál A.
Egy függvény grafikonja, amelynek határértéke egy végtelenre hajló argumentum esetén egyenlő L:
Jelentése A van függvény határértéke (határértéke). f(x) pontban x 0 bármely pontsorozat esetén , ami konvergál ahhoz x 0, de amely nem tartalmazza x 0 egyik elemeként (azaz a defekt közelében x 0), függvényértékek sorozata -hoz konvergál A.
Egy függvény határértéke Cauchy szerint.
Jelentése A lesz a funkció határa f(x) pontban x 0 ha bármely előre felvett nem negatív számra ε a megfelelő nemnegatív számot megtalálja δ = δ(ε) úgy, hogy minden egyes érvhez x, kielégíti a feltételt 0 < | x - x0 | < δ , az egyenlőtlenség teljesülni fog | f(x)A |< ε .
Nagyon egyszerű lesz, ha megérti a határ lényegét és a megtalálásának alapvető szabályait. Mi a függvény határa f (x) at x arra törekedve a egyenlő A, így van írva:
Ezenkívül az érték, amelyre a változó hajlamos x, nem csak szám lehet, hanem végtelen (∞), néha +∞ vagy -∞, vagy egyáltalán nincs határ.
Hogy megértsük, hogyan megtalálni egy függvény határait, a legjobb megoldási példákat nézegetni.
Meg kell találni a függvény határait f (x) = 1/x itt:
x→ 2, x→ 0, x→ ∞.
Keressünk megoldást az első határra. Ehhez egyszerűen helyettesítheti x az a szám, amelyre hajlamos, i.e. 2, kapjuk:
Keressük meg a függvény második korlátját. Helyettesítse a tiszta 0-t x lehetetlen, mert Nem lehet 0-val osztani. De vehetünk nullához közeli értékeket, például 0,01; 0,001; 0,0001; 0,00001 és így tovább, valamint a függvény értéke f (x) növekedni fog: 100; 1000; 10000; 100.000 és így tovább. Így érthető, hogy mikor x→ 0 a határjel alatt lévő függvény értéke korlát nélkül nő, azaz. törekedj a végtelenség felé. Ami azt jelenti:
Ami a harmadik határt illeti. Ugyanaz a helyzet, mint az előző esetben, lehetetlen helyettesíteni ∞ legtisztább formájában. Figyelembe kell vennünk a korlátlan növekedés esetét x. 1000-et egyesével helyettesítünk; 10000; 100000 és így tovább, megvan, hogy a függvény értéke f (x) = 1/x csökkenni fog: 0,001; 0,0001; 0,00001; és így tovább, a nullára hajlamos. Ezért:
Ki kell számítani a függvény határát
A második példa megoldását elkezdve bizonytalanságot látunk. Innen találjuk a számláló és a nevező legmagasabb fokát – ez az x 3, kivesszük a zárójelből a számlálóban és a nevezőben, majd csökkentjük a következővel:
Válasz
Az első lépés megtalálni ezt a határt, cserélje ki helyette az 1 értéket x, ami bizonytalanságot eredményez. A megoldáshoz szorozzuk a számlálót, és ezt a másodfokú egyenlet gyökeinek megkeresésére szolgáló módszerrel x 2 + 2x - 3:
D = 2 2 - 4 * 1 * (-3) = 4 + 12 = 16→ √ D=√16 = 4
x 1,2 = (-2±4)/2→ x 1 = -3;x 2= 1.
Tehát a számláló a következő lesz:
Válasz
Ez a specifikus érték meghatározása, vagy egy bizonyos terület, ahol a függvény esik, és amelyet a határ korlátoz.
A korlátok megoldásához kövesse a szabályokat:
Miután megértette a lényeget és a lényeget a limit megoldásának szabályait, akkor alapvető ismereteket kap a megoldásukról.