Шпаргалка по "Математическому анализу"

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Октября 2013 в 18:57, шпаргалка

Описание работы

М. – любая совокупность к-л предметов, эти предметы – элементы множества. Множества – конечные(содержащие определённое число элементов)/бесконечные (беск. число элемен.).
Счётное мн. – мн., элем.которого можно поставить во взаимно однозначное соответствие (перенумеровать) с мн. натуральных чисел (N) N – тоже счетн. мн. Счётным является любое бесконечное подмн. множ-ваN (fe мн. чётн. чисел – счётное)

Файлы: 1 файл

Mat_analiz.docx

— 356.35 Кб (Скачать файл)

lim(c*f(x))(при х-х0) = limc(при х-х0)*limf(x)(при х-х0)=c*limf(x)(при х-х0)

5. Предел степени с  натур.показателем равен той же степени предела

14)Т. о предельном переходе  в неравенстве

LimXn=A при n→∞ и LimXn=В   и для любого nпринадлN

Выполняется  Xn≤Yn, то A≤B (LimXn при n→∞  ≤ LimYn при n→∞)

Док-во: пусть выполнены все услТ.,ноA>B.По опр предела →для  любого E>0 сущ-етN:для любого n>N │Xn-A│<E.

для любого E>0 сущ-етN: для любого  n>N │Yn-B│<E

применим эти неравенства в  другом виде:A-E<Xn<A+E

B-E<Yn<B+E

Рассмотрим выделенные части неравенства,выбрав в качестве Е число (A-B)/2.

1)Xn>A-E=A-((A-B)/2)=(2A-A+B)/2=(A+B)/2

Xn>A+B/2

2)Yn<B+E=B+(A-B)/2=(2B+A-B)/2=(A+B)/2

Yn<A+B/2→

Xn>Yn.Получим противоречие с условием Т→A≤B

15)Т. о сжатой переменной.

Пусть LimXn=A при n→∞ и LimYn=A при n→∞  ,начиная с некоторого n принадлежит N выполняетсяXn≤Zn≤Yn →LimZn=A при n→∞.

Док-во:возьмемE>0. для {Xn} найдется такой N1:для любого n>N1 выполн │Xn-A│<E.  A-E<Xn<A+E

Для {Yn} найдется такойN2:для любого n>N2 выполн │Xn-A│<E → A-E<Yn<A+E

Тогда,еслиN=max {N1;N2}.для любого n>N будут выполняться оба этих двойных неравенств

Используя подчеркнчасти,а также  нер-во,данное в условии,получаем

A-E≤ Xn≤Zn≤Yn<A+E

A-E<Zn<A+E

-E<Zn-A<E

│Zn-A│<E → Lim Zn при n→∞=A

16. Непр. ф-ции в точке  и на пром./св-ванепр. ф-ций/ (т)  о непр. элем.ф-ций

Непр. в точке:Опр. пусть ф-ция 1.определена в т.х0 и некоторой ее окрестности. Ф-цияf(x) непрерывная в т.х0, если 2. существует lim ф-ции в этой точке и он 3. равен значению ф-ции в этой точке.

Те: а)f(x) опр. в т.x0 и ее окр. б)сущ-етlimf(x) при х->х0, т е limf(x) при х->x0-0 = limf(x) при х->х0+0 в)limf(x) при х->х0=f(x0)  ;  ткlimx при х->х0=x0, то limf(x) при х->х0= f(x)=>f(limx при х->x0), т е д/непрер. Ф-ции можно переставить знак f и знак lim. (еще одно опред. в 24 бил.)

Непр. ф-ции на пром. Опр.1 Ф-цияf(x) непрерывная на интервале (а;b), если она непрерывна в каждой точке этого ( )

Опр 2 Ф-цияf(x) непрерывная на отрезке [a;b], если она:1непрерывна в каждой точке интервала (a;b), 2в точке х=а непрерывна справа и 3в т. b непрерывна слева (рис), те 1.непр. на (a;b), 2.limf(x) при х->а+0=а(а), 3.limf(x) при х->b-0=f(b)

Св-ванепрер. ф-ций в точке:1) Сущ-ют f(x) и g(x), они опред. в некот. окр. т.х0 и непрерывны в ней =>f(x)+g(x), f(x)*g(x) также непрерывны в т.x0, а f(x)/g(x) непр. в т.х0, если g(x) не=0

2)y=f(x) ; z=g(y), если y=f(x) – непр. в т.х0, а z=g(y) – непр. в т.у0, где y0=f(x0), то z=g(f(x)) – непр. в т. x0.

Св-ва ф-циинепр. на отрезке: f(x) – ограничена на [a;b], если сущ-ет такое число C>0 : |f(x)|≤C д/люб.хпринадл. [a;b]

1) т.Вейерштрасса – всякая непрерывная на отрезке [a;b] ф-ция ограничена на этом отрезке

2)т.Вейерштрасса – если ф-ция непрерывна на [a;b], то она достигает своего наибольшего и наименьшего значений (Непр. на [a;b] наиб. знач. M в т.х1 и наим. m в т.х2 => все значения f(x) заключены m≤f(x)≤M  д/люб.хпринадл. [a;b])

3) Если f(x) непр. на [a;b] и на его концах принимает значения разных знаков, то внутри [a;b] сущ-ет хотя бы 1 точка С, в которой значение f(x) обращается в 0

4) Пусть f(x) непрерывна на отрезке [a;b] и f(a)=A, f(b)=B. Тогда для любого числа С, заключенного между А и В (A<C<B) найдется такая точка c (c∈[a;b]) такая что f(c)=С

(или непрерывная функция, переходя от одного значения к другому, обязательно принимает промежуточные значения)

5) Мн-во значений f(x) непрерывна на [ ] есть отрезок

(Т)элементарные функции непрерывны во всех точках, принадлежащих области определения, в окрестностях которых они определены.

17. Одност. limы/непр. ф-ции справа и сл./класс.разрывов

Пусть  ф-цияf(x) опред. в некоторой правосторонней окрестности х0, кроме мб самой т. х0

Опред. Число А1 – правосторонний предел ф-цииf(x) при x->x0 справа (limf(x) (при х->x0+0) =A1), если д/люб. Е>0 сущ-ет б>0 : д/люб.хпринадл. (x0; x0+б) выполн. |f(x)-A1|<E

Аналогично опред. предел ф-ции  слева: А2 – левосторонний lim ф-цииf(x) при х->x0cлева (limf(x)(при х->x0-0)=A2, если д/люб. Е>0 сущ-ет б>0 : д/люб.хпринадл. (x0-б; х0) выполн. |f(x)-A2|<E

Пределы ф-ции слева и справа – односторонние пределы, однако если сущ-етlim ф-цииf(x) в т.x0=A, то су-ют и оба односторонних limа (A=A1=A2) Справедливо и обратное, если сущ-ют оба односторонних предела и они равны, то сущ-етlim ф-цииf(x) в т.0=А. Если же односторонние пределы не равны, то и предел ф-ции в т.х0не сущ-ет. 

Классиф.Если в т. х0 нарушается хотя бы одно из условий непрерывности, то в т.х0 ф-ция терпит разрыв. Т.х0 – точка разрыва ф-ции и в ней нарушается хотя бы одно из условий непрерывности в точке, а именно: 1)ф-цияопредел. в окрестности т.х0, НО неопределенна в самой т.х0

2)ф-цияопределена в точке и  ее окр., но не сущ-етlimf(x)(при х->x0)

3)ф-ция определена в т.x0 и ее окр., сущ-етlim при х->x0, НО этот предел не равен значению ф-ции в т.х0.

Все ф-ции разрыва  разделяют на точки разр. I и II родов:

Определение (I род)

Точка разрыва x0 – точ. разр. I рода ф-цииy=f(x), если в этой т. сущ-ют конечные пределы ф-ции справа и слева (п.2 выполнен), при этом:

А)предел справа=пределу слева, тогда x0 – точка устранимого разрыва, в этом случае в т. х0f(x) мб: 1)неопределенна ; 2)определена в этой точке, но limf(x)(при х->х0)≠f(x0) Этот разрыв мб устранен, если условиться что в точке разрыва ф-ции задать какое-либо значение(число)

Б)предел справа≠пределу слева, тогда х0 – точка скачка. Скачок ф-ции – разность односторонних пределов: предел справа-предел слева=скачку

Определение (II рода)

Если хотя бы один из односторонних  пределов не сущ-ет или бесконечен, то в т.х0 ф-ция имеет разрыв 2 рода.

18) Первый замечательный  предел.

. Док-во: возьмём единичную окружность. Угол МОВ=х 0<x<p/2. площадь треугольника МОВ меньше, чем площадь сектора МОВ и меньше, чем площадь треугольника СОВ. |MA|=sin x=MA/OB=MA/1, |CB|=tgx=BN/OB.

S∆MOB=1/2 OB*AM. S сект=1/2 R2α

 

по теореме о сжатой переменной

19)Число e. Натуральный логарифм.Второй предел

Натуральный логарифм — это логарифм по основанию e, где e — иррациональная константа, равная приблизительно 2.7182.обозначают как ln(x), loge(x).

Число е.Значение предела вида

lim(1+1/n)n=е при x→∞ обозначается е

рассмотрим посл с общим Xn=(1+1/n)n.Эта посл монотонно возр и огр. Для док-ва разложим по биному ньютона

 

 

 

 

 

 

 

Выражение в каждой скобке представляет собой правильную дробь(знам>числителя).Если выражения в каждой из этих скобок заменить 0,то правая часть равенства  уменьшится, и вместо равенства получим  неравенство вида.

(1+1/n)n>2

При n>1 все слагаемые положительны, причем с возр номера nувелич и число слагаемых,и каждое слагаемое в отдельности, след-но пслдXn=(1+1/n)nвозр с возр номера n,начиная с наименьшего значения равного двум.→огр снизу. Если же в правой части выражения в каждой скобке заменить единицей 1,а все множители знаменателей, начиная с третьего- на двойки, то получим сумму ,большую первоначальной: (1+1/n)n<2+1/2+1/22+..+1/2n-1

поформуле суммы n членов геометр прогрессии Sn=(b1(1-qn) )/1-q

b-первый член,q-знаменатель прогрессии,поэтому имеем(рис2). Поэтому (1+1/n)n<3→огр сверху. посл с общим членом Xn=(1+1/n)nвозр с возрастанием номера n и ограничена →имеет предел, заключенный м/у числами 2 и 3  и равен е.

Зная, что второй замечательный  предел верен для натуральных  значений x, докажем второй замечательный  предел длявещественных x, то есть докажем, что  . Рассмотрим два случая:

1. Пусть  . Каждое значение x заключено между двумя положительными целыми числами:  , где   — это целая часть x.

Отсюда следует:  , поэтому

.

Если  , то  . Поэтому, согласно пределу  , имеем:

.

По признаку (о пределе промежуточной  функции) существования пределов  .

2. Пусть  . Сделаем подстановку − x = t, тогда

.Из двух этих случаев вытекает, что   для вещественного x.    

 

22 Класс.бмф; (т) о замене  бмф на эквивалентные бмф

Пусть a(x) и b(x) – бмф, т е lima(x)(при х->x0)=0 и limb(x)(при х->x0)=0:

  1. если а-const, то а(x) и b(x) – бмф одного порядка
  2. если , то a(x) – бмф более высокго порядка, чем b(x)
  3. если , то а(x) – бмф более низкого порядка, чем b(x)
  4. если (не сущ-ет), то бмфа(х) и b(x) – несравнимые
  5. если , то а(x)~b(x) эквиваленты

(т) Предел ф-ции не изменится,  если одну бмф заменить на  эквивалентную ей.

Пусть а~a` и b~b` при х->x0. Тогда lima/b(при x->x0) = lim (a/b * a`/a`* b`/b`)(при х->x0) = lima/a`(при х->x0)*limb`/b (при x->x0)*lima`/b`(при х->x0) = 1*1*lima`/b`(при х->x0), те lima/b(при х->x0) = lima`/b`(при х->x0)

Аналогично, если заменять только одну бмф.

23)Теорема  о сохранении  знака непрерывной функции

Пусть функция f(x) непрерывна в точке Xи f(X0) ≠0.Тогда сущ-ет  б>0 такое,что для всех xпринадлеж. (X0-б, X0+б) функция f(x) имеет тот же знак,чтоf(X0). Док-во: пусть f(X0)>0.тогда в силу второго определения непр функции(если бм приращению аргумента соответствует бм приращение функции) для любого Е>0 сущ-ет б>0 такое, что неравенство │ f(x)  -f(X0)│<Е выполняется для всех x, удовл условию │ x -х0│<б, или, что тоже самое, выполн неравенства:

f(X0)-Е<f(x)<f(X0)+Е для всех xпринадлеж. (X0-б, X0+б).Возьмем Е=f(x0).тогда из левого неравенства f(X0)-Е<f(x)<f(X0)+Е получаем:f(x)>0 для всех принадлеж. (X0-б, X0+б).

если же f(X0)<0,то рассмотрим - f(x).т.к - f(x0)>0,то по док-ому сущ-ет б-окр т. X0,где - f(x)>0,след f(x)<0.

24 Приращ. ф-ции/признак непр. в (.)

Еще одно опред. непр. ф-ции в точке: Пусть ф-ция опр. в некот. окрестности т.x0. Рассм. люб.х из этой окр. Dх=х-х0 – приращение аргумента. Пусть у=f(x), а у0=f(x0) =>Dy=y-y0=f(x)-f(x0) – приращение ф-ции (рис)

Ф-цияy=f(x) нпзываетсянепрерывной в т.x0, если бескон. малому приращению аргумента соответствует бесконечно малое приращение ф-ции. Докажем эквивалентность этих опр. Пусть у=f(x) непрерывна в т.x0 => согласно 1 опред. выполняется limf(x) при х->x0=f(x0)  ;   limf(x) (при х->х0) – f(x0) (он const)=0   ;  заменим ф-цию на её предел: limf(x)(при х-x0) – limf(x0)(при х->x0)=0   ;   lim (f(x)-f(x0))(при х-х0->0)=0 [(f(x)-f(x0)) – это Dy;  х-х0 – это Dх)  =>limDy(при Dх->0)=0

25. (т) о ф-ции непр. на замкн. промежутке

Св-ва ф-циинепр. на отрезке: f(x) – ограничена на [a;b], если сущ-ет такое число C>0 : |f(x)|≤C д/люб.хпринадл. [a;b]

1) т.Вейерштрасса – всякая непрерывная на отрезке [a;b] ф-ция ограничена на этом отрезке

2)т.Вейерштрасса – если ф-ция непрерывна на [a;b], то она достигает своего наибольшего и наименьшего значений (Непр. на [a;b] наиб. знач. M в т.х1 и наим. m в т.х2 => все значения f(x) заключены m≤f(x)≤M  д/люб.хпринадл. [a;b])

3) Если f(x) непр. на [a;b] и на его концах принимает значения разных знаков, то внутри [a;b] сущ-ет хотя бы 1 точка С, в которой значение f(x) обращается в 0

4) Пусть f(x) непрерывна на отрезке [a;b] и f(a)=A, f(b)=B. Тогда для любого числа С, заключенного между А и В (A<C<B) найдется такая точка c (c∈[a;b]) такая что f(c)=С

(или непрерывная функция, переходя от одного значения к другому, обязательно принимает промежуточные значения)

5) Мн-во значений f(x) непрерывна на [ ] есть отрезок

26)Определение производной  функции. Правосторонняя и левосторонняя  производные.

Рассмотрим функцию y=f(x) в некотором интервале (a;b)

 

 

Рассмотрим некот т X0 и приращение ∆x.Тогда знач функции в т. имеет 2 т. Графика функции с коорд (X0; f(x0)) и (X0+∆x); f(x+∆x)).Проведем прямую(секущую для графиков функции y=f(x))  через эти точки.состур-ие секущей: (x-x0 )/(x0+∆x-x0 )=(y-f(x0)) /(f(x0+∆x)-f(x0))

y-f(x0)= ((f( x0+∆x)-f(x0))/ ∆x) *( x-x0)

y=((f(x0+∆x)-f(x0))/ ∆x) *( x-x0) + f(x0) – ур-иесекущей.углкоэф секущей=отношению приращения фун-ии к приращению аргумента,т.е

к сек=(f(x0+∆x)-f(x0))/ ∆x)= ∆f/∆x

опр.Производная функции в т  x0-предел отношения приращения фун-ции к вызвавшему ему приращению аргумента ,если  приращение аргумента →0  при условии,что предел сущ-ет

y’=lim ∆f/∆x при ∆x→0=lim  (f(x0+∆x)-f(x0))/ ∆x).Обратим внимание на то, что lim ∆f/∆x при ∆x→0 может сущ-ть и быть конечным,тогда в данной т фун-ия имеет конечную производную. Если предел сущ-ет и бесконечен, то имеет бесконечную производную.если предел не cущ-ет, то и производная в данной т не сущ-ет

Если функция f определена в некоторой  правосторонней (левосторонней) окрестности  точки x0 и существует конечный или  бесконечный (определённого знака) предел 

,

то он называется, соответственно, конечной или бесконечной правой (левой) производной функции f в точке x0 и обозначается   (или  ).

Правая и левая производные  называются также правосторонней, соответственно – левосторонней, а и та, и другая – односторонними производными.

Из теоремы об односторонних  пределах следует, что функция  , определённая в некоторой окрестности точки x0, имеет производную   тогда и только тогда, когда   и   существуют и  . В этом случае  .

27. Геометрический смысл  f`(x)

Опр. Прямая y-y0=k(x-x0), угловой коэффициент которой равен производной функции в данной точке (k=f`(x0)) называется касательной к графику функции в данной точке с корд. (х0; f(x0))

Рассмотрим секущую, проход. через (.) с корд. (x0 ; f(x0)) и (x0+Dx ; f(x0+Dx))

При Dх®0 (секущая стремится занять положение касательной => касательная есть предельное положение секущей) => Геометрический смысл f`(x) состоит в том, что она = tg угла наклона касательной в (.) касания [f`(x0)=k=tga]

Информация о работе Шпаргалка по "Математическому анализу"