Материал: Математика. учебно-методическое пособие. в 2 ч.. Горбунов В.В., Соколова О.А

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Например, функция y x2 6x 7 монотонно убывает на промежутке , 3 и монотонно возрастает на промежутке

3, .

 

Функция y f x называется четной, если

f x f x ,

и нечетной, если f x f x . График нечетной функции

симметричен относительно начала координат, а нечетной функции — относительно оси Oy .

Функция y f x

называется

периодической, если

существует такое число T 0 , что

для всех

x

из области

определения выполняется

условие

f

x T f x . Число

T

называется периодом.

 

 

 

 

 

 

Введем понятие предела функции.

 

y f x при

 

Число A называется пределом функции

x ,

стремящемся к а ( x a ), если для любого сколь угодно малого положительного ε > 0 найдется такое δ(ε) > 0, что для всех х,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

удовлетворяющих

 

 

неравенству

x a

 

имеет место

неравенство

 

 

f x A

 

. Если

A есть предел функции y f x

 

 

при x a , то пишут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f x A .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

Определение

предела

функции y f x графически

иллюстрируется следующим образом (рис. 4).

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a –

а

 

a +

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4

30

Для сколь угодно малой -окрестности A ; A около

ординаты A найдется такая окрестность точки a , что для

всех точек

x

из окрестности точки a

a ; a

точки

графика

функции

y f x

будут

лежать

внутри

полосы A ; A .

 

 

 

 

Число

A

называется пределом функции y f x при

x , если для любого сколь угодно малого ε > 0 найдется

такое N 0 , что

для всех x N

будет выполняться

неравенство

 

f x A

 

, что записывается

 

 

 

 

 

 

 

lim f x A .

 

 

 

 

 

 

x

 

Графически это

иллюстрируется

следующим образом

(рис. 5).

 

 

у

A +

А

A –

О

N

х

Рис. 5

Для сколь угодно малой -окрестности около ординаты A найдется такое значение N , что для всех x N график функции не будет выходить за пределы полосы A ; A .

Пределы обладают следующими свойствами:

1. Предел алгебраической суммы функций u x и v x равен алгебраической сумме пределов этих функций.

lim u x v x

lim u x

lim v x .

x a

x a

x a

31

 

 

Пример 3.1.

 

3x4

2x2

 

 

2

 

 

2

lim

 

 

lim 3

 

 

 

lim 3

lim

 

 

 

 

 

x

 

x4

x

 

x2

 

x

x x2

2. Предел произведения функций u x и произведению пределов этих функций.

lim u x v x lim u x lim v x .

x a

x a

x a

3.

v x равен

 

Постоянный множитель можно выносить за знак предела

lim cv x c lim v x .

x a

x a

3. Предел частного от деления двух функций и v x равен частному от деления пределов этих функций

 

 

 

 

u x

 

lim u x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a v x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3.2. Вычислить предел lim

4x2

5x 1

.

 

 

 

 

 

3x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 3

 

 

 

 

 

 

 

4x2 5x 1

 

lim 4x2 5x 1

 

 

4lim x2

5lim x lim1

 

15

lim

 

 

 

x 3

 

 

 

x 3

 

 

x 3

x 3

 

 

 

 

3x 4

lim 3x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

x 3

 

 

 

 

 

3lim x lim 4

 

 

 

5

 

 

 

 

x 3

 

 

 

 

x 3

x 3

 

 

 

 

 

u x

3 .

Если при вычислении пределов алгебраической суммы, произведения или частного от деления функций сами функции стремятся к некоторым константам, не равным одновременно нулю в случае деления функций, то вычисление пределов не вызывает затруднения.

Пределы отношения бесконечно малых величин, отношения бесконечно больших величин, произведения бесконечно малой и бесконечно большой величины могут принимать различные значения или даже не существовать.

32

Выражения вида

0

,

 

, 0 , , 1

называются

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

неопределенностями.

Укажем приемы для «раскрытия неопределенности».

1. Пусть в числителе и знаменателе стоят многочлены, стремящиеся к бесконечности при x , т. е. чтобы убрать

неопределенность , необходимо выносить старшие степени

x в числителе и знаменателе дроби для последующего сокращения.

Пример 3.3.

 

 

 

 

 

x2

(3

7

 

 

1

 

)

 

(3

7

 

1

)

 

 

3x2 7x 1

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

x2

lim

lim

 

 

 

 

x

 

 

 

 

lim

 

x

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 5x3 4x2 2

x

 

 

3

4

2

 

 

x

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(5

 

 

 

 

)

 

x (5

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

x

 

x3

 

x

x3

Так как дроби вида

 

const

являются бесконечно малыми,

 

xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

то в качестве слагаемых с числами 3 и 5 ими можно

пренебречь. Имеем lim

 

3

 

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 5

х

 

 

 

 

2. Неопределенность вида

0

 

получается при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

стремлении многочленов числителя и знаменателя к нулю при

х → а. Разложение на множители позволяет

выделить

в числителе и знаменателе бесконечно малые

x а

как

множители для дальнейшего сокращения и избавления от неопределенности.

Пример 3.4.

lim

x2

3x 10

lim

(x 2) x 5

 

 

lim

x 5

 

7

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 x2 5x 2

x 2

1

 

 

x 2

2x 1 3

 

 

 

 

 

 

2(x 2) x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Если дробь содержит иррациональные выражения, то

для того, чтобы убрать неопределенность

0

, необходимо

 

0

 

избавиться от иррациональности, домножая числитель и знаменатель на иррационально сопряженные выражения. Если корни квадратные, то числитель и знаменатель умножается на сопряженное выражение, тем самым получается разность квадратов. Если же корни кубические, то выражения доводятся до разности или суммы кубов.

Пример. 3.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

3x 1 2

 

lim

( 3x 1 2)(

3x 1 2)

 

 

 

 

 

2 4x 5

x 2 4x 5 (

 

 

2)

 

 

x 1 x

 

 

 

 

x 1

3x 1

 

 

 

 

lim

 

 

(3x 1) 4

 

 

 

 

lim

3 x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 4x 5 (

 

 

 

 

 

 

 

4 x 1 x 5

 

x 1

3x

1 2)

x 1

 

lim

 

 

(3x 1) 4

 

 

 

 

 

lim

 

3 x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

4x 5 (

 

 

 

 

 

 

2)

 

4 x 1 x 5

 

 

 

x 1

3x 1

 

x 1

 

 

 

 

 

 

= lim

3

 

 

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

4(х 5)

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Дробь содержит тригонометрические функции,

которые при

x 0

стремятся к нулю. Получается неопре-

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деленность вида

 

 

.

Для решения необходимо восполь-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зоваться первым замечательным пределом lim

sin x

1 .

 

 

 

 

 

 

x 0

x

 

 

Пример. 3.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

sin 6x

lim

6sin 6x

6 lim

sin 6x

 

6.

 

 

 

x 0

x

x 0

6x

x 0 6x

 

 

34

Источник: https://studfile.net/preview/16565639/