5479

Теория предела. Числовые последовательности.

Контрольная

Математика и математический анализ

Теория предела. Числовые последовательности. Функция, заданная на множестве натуральных чисел, называется числовой последовательностью. Т.е., если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие определенное число, то говорят, что зада...

Русский

2012-12-12

227.5 KB

68 чел.

Теория предела. Числовые последовательности.

Опр. Функция, заданная на множестве натуральных чисел, называется числовой последовательностью.

Т. е., если каждому натуральному числу n поставлено в соответствие определенное число , то говорят, что задана числовая последовательность :

1          2         3    …        n …         - аргумент

                              

                  …       …       - члены последовательности.

 - общий член последовательности. Чтобы задать числовую последовательность, необходимо указать формулу ее общего члена. Примеры числовых последовательностей:

:   2, 4, 8, ….., ,…,      

:    , , , …,, …       и т.д.

Предел числовой последовательности.

Рассмотрим числовую последовательность . Изобразим ее на числовой оси.

Очевидно, что члены последовательности убывают по величине, но при этом положительны и не равны нулю. При достаточно больших номерах члены последовательности будут сколь угодно близкими к 0. В этом случае говорят, что 0 является пределом данной числовой последовательности.

 

 Опр. Число А называется пределом числовой последовательности , если для любого, даже сколь угодно малого положительного числа , найдется такой номер N, зависящий от ,  что для всех членов последовательности с номерами n>N, верно неравенство: .

Если последовательность  имеет предел, равный А, то она называется сходящейся к числу А (в противном случае – расходящейся). Кратко это можно записать так: .  (Или   так:   ).

Используя логические символы, определение предела числовой последовательности можно записать так:

    .

Смысл определения состоит в том, что при достаточно больших номерах все члены последовательности (начиная с некоторого), будут заключены в - окрестности предельной точки, какой бы узкой она ни была.

Замечание. Числовая последовательность может иметь предел, равный , а может не иметь предела вообще.

Пример. ;   .

Предел функции.

  1.  Предел функции в точке.

Односторонние пределы.

Пример.

Пусть функция y=f(x) задана в некоторой окрестности точки , за исключением, быть может, самой точки .

Опр. 1. Точка А называется пределом функции y=f(x) при , если для любой последовательности точек , сходящейся к , последовательность значений функции  сходится к А.  В этом случае пишут: =А, или  при .

Это определение называют определением предела по Гейне   (нем. математик XIX в.)

Замечание. Если точка , то предел , если он существует, равен значению функции в данной точке . (См. рис.1)

Опр. 2. Если при стремлении к     x принимает лишь значения, меньшие (большие) ,  и при этом , то  говорят об одностороннем пределе слева   (справа ).

Пример.           

Утверждение. Предел функции в точке существует тогда и только тогда, когда существуют и равны оба односторонних предела функции в данной точке.

Существует и другое (равносильное) определение предела функции, в котором используется понятие окрестности. Оно называется определением по Коши.

Опр. 3. Число А называется пределом функции y=f(x) при , если для любого, даже сколь угодно малого положительного числа , найдется такое положительное число , зависящее от , что для всех x, удовлетворяющих условию , верно неравенство .

В символической форме это определение записывается так:

.

Вопрос. Где здесь окрестности? Раскрыть скобки в неравенствах.

Опр.3 можно также сформулировать в следующем общем виде:

Число А называют пределом функции y=f(x) при  и пишут =А, если  .

Геометрический смысл данного определения 3 заключается в следующем: какую бы (даже сколь угодно малую) окрестность точки А на оси Оу мы ни взяли, всегда найдется окрестность точки  на оси Ох, являющаяся ее прообразом.

  1.  Бесконечные пределы.

Общее определение предела позволяет дать определение и для случаев, когда   или А являются несобственными точками, т.е. .

Опр. 4. Число А называют пределом функции y=f(x) при  и пишут =А, если:

.

Опр. 5. Число А называют пределом функции y=f(x) при  и пишут =А, если:

.

Самостоятельно: сформулировать определение предела при .

Опр.6.  Говорят, что функция y=f(x) имеет предел при , равный  и пишут , если:

.

Самостоятельно: сформулировать определение предела, равного.

3. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, их связь.

Опр. Функция  называется бесконечно малой при  функцией, если ее предел при   равен нулю:

=0 .

Опр. Функция  называется бесконечно большой при  функцией, если ее предел при   есть несобственное число:

= .

Пример. Функция  является:     БМ при ;   ББ при ; не является ни БМ, ни ББ при  .

Теорема 1.   (о связи предела и бесконечно малой функции). Если функция

y=f(x) имеет предел , то разность между функцией и значением ее предела есть бесконечно малая при .

Док-во. Имеем:

=А .

Надо доказать, что  -А)=0, т.е.

. Очевидно, что это условие выполнено.  ▲

Следствие.  Если функция y=f(x) имеет предел , то ее можно представить в виде суммы этого числа А и бесконечно малой при  функции :  .

Теорема 2 ( о связи БМ и ББ функций). Если  есть БМФ, и   в некоторой окрестности точки , то функция  есть ББФ.   Если  есть ББФ, то функция   есть БМФ.

Доказать самостоятельно, используя определение предела.

4. Свойства бесконечно больших и бесконечно малых функций.

Свойства бесконечно малых функций.

1. Алгебраическая сумма конечного числа БМФ есть БМФ при .

2. Произведение БМФ на ограниченную в некоторой окрестности точки  функцию (в т.ч. на постоянную, на другую БМ)  есть БМФ.

3. Частное от деления БМФ на функцию, предел которой отличен от нуля, есть БМФ.

 Замечание. Свойство 3 не рассматривает предел отношения двух БМФ из-за его неопределенности: он может быть равен как конечному числу, так и .

 Докажем, например, свойство 1.

Пусть  и  есть БМФ. Докажем, что функция  также есть БМФ.   

По условию для любого , а значит, и для  найдутся такие числа  и , что :

если  ,  то

                                                              (1)

если ,  то     

                                                                         (2)

Если в качестве  взять минимальное из  и , т.е. , то для всех х, удовлетворяющих условию   будут верны оба неравенства (1) и (2). Складывая их почленно, получим:

.      

Используя первое неравенство треугольника, перейдем к более сильному неравенству:

.    

Итак,  мы нашли , такое, что при всех  выполняется неравенство . Это и означает, что функция  есть БМФ.   ▲

Свойства бесконечно больших функций.

1. Произведение ББФ на функцию, предел которой отличен от 0, есть ББФ.

2. Сумма ББФ и ограниченной функции есть ББФ.

3. Сумма ББФ одного знака есть ББФ того же знака.

4. Частное от деления ББФ на функцию, имеющую конечный предел, есть ББФ.

Сравнение бесконечно малых функций.

Пусть  и   - БМФ. Предположим, что существует предел их отношения, равный некоторому значению А (собств. или несобств.), т.е.

.    Тогда если:

  1.  А – число, не равное 0 или 1, то функции  и  называются БМ одинакового порядка.
  2.  А=0, то функция  называется БМ более высокого порядка малости, чем  и обозначают:  (о малое).

Пример:

,   - БМ при х→0,

  1.  А=, то функция  называется БМ более высокого порядка малости, чем .
  2.  А =1, то функции  и  называются эквивалентными БМ,  обозначается: ~.

 Свойства эквивалентных БМ

 1. ~  ↔   ~  (рефлексивность)

 2. ~,  ~  ↔   ~   (транзитивность)

 3. ~→   эквивалентные БМ отличаются друг от друга на БМ высшего порядка малости.

 4. Под знаком предела в отношении или произведении БМ можно заменять эквивалентными БМ. Например,

.

,       .

Таблица эквивалентности БМ   для 

~

~

~

~

~

~

~ lna

ln(1+)~

~p

Пример.

.

Замечание. Те же понятия имеют место для ББ величин, только термин «порядок малости» заменяется на термин «порядок роста».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28351. Личные неимущественные права: понятие и виды 14.19 KB
  Личные неимущественные права: понятие и виды. Личные неимущественные права в гражданскоправовом смысле представляют собой урегулированные нормами права связи между определенными субъектами по поводу личных неимущественных благ это субъективные права граждан возникающие вследствие регулирования нормами гражданского права личных неимущественных отношений не связанных с имущественными. При характеристике личных неимущественных прав как субъективных гражданских прав необходимо отметить что эти права являются правами строго личного характера....
28352. Право на защиту чести, достоинства и деловой репутации 14.91 KB
  Гражданин вправе требовать по суду опровержения порочащих его честь достоинство и деловую репутацию сведений если распространивший такие сведения не докажет что они соответствуют действительности Порочащими являются такие не соответствующие действительности сведения содержащие утверждения о нарушении гражданином действующего законодательства или моральных принципов которые умаляют его честь и достоинство. Под распространением сведений порочащих честь и достоинство граждан следует понимать опубликование таких сведений в печати...
28353. Гражданско-правовая охрана индивидуальной свободы и личной жизни граждан 14.35 KB
  Гражданскоправовая охрана индивидуальной свободы и личной жизни граждан. Например права направленные на индивидуализацию личности управомоченного лица право на имя право на защиту чести и достоинства и права направленные на обеспечение личной неприкосновенности право на телесную неприкосновенность право на охрану жизни и здоровья право на неприкосновенность личного облика право на неприкосновенность личного изображения. К этим правам относятся: права на неприкосновенность жилища личной документации; право на тайну личной жизни...
28354. Понятие и значение наследования. Основные категории наследственного права 14.46 KB
  Основные категории наследственного права. Особенностью наследственного правопреемства является его универсальность: все права умершего переходят как единое целое причем одновременно и без посредничества третьих лиц. Значение наследования состоит в том что оно является основанием способом возникновения права собственности на чужое имущество. Понятие наследственное право употребляется в двух смыслах: объективном и субъективном: в субъективном смысле это право лица быть признанным к наследованию и его права на имущество после принятия...
28355. Субъекты наследственного правопреемства. Недостойные наследники 14.75 KB
  Граждане и государство могут быть наследниками как по закону так и по завещанию. При наследовании по закону граждане находящиеся в живых к моменту смерти наследодателя а также дети зачатые при его жизни и родившиеся после его смерти; При наследовании по завещанию любые лица находившиеся в живых к моменту смерти наследодателя а также зачатые при его жизни и родившиеся после его смерти. Вопервых не имеют права наследовать ни по закону ни по завещанию граждане которые противозаконными действиями направленными против наследодателя...
28356. Наследство: понятие и состав 14.51 KB
  Наследство: понятие и состав. В его состав согласно ст. Состав наследственного имущества чрезвычайно разнообразен. Включаются в состав наследства средства транспорта а также другое имущество предоставленное государством или муниципальным образованием на льготных условиях наследодателю в связи с его инвалидностью или другими подобными обстоятельствами ст.
28357. Наследование по завещанию: понятие и общие положения 13.85 KB
  Наследодатель вправе сделать распоряжение своим имуществом на случай смерти путем составления завещания. Условия совершения завещания: совершается полностью дееспособным гражданином должно быть совершено лично наследодателем в завещании должно содержаться распоряжение только одного лица Принципы: свобода завещания наследодатель по своему усмотрению выбирает наследников и завещает все или часть своего имущества также он вправе лишить наследства одного или нескольких наследников без объяснения причин в любое время может...
28358. Общие правила, касающиеся формы и порядка совершения завещания 14.64 KB
  Общие правила касающиеся формы и порядка совершения завещания. Форма завещания должна быть письменной. К содержанию завещания ГК РФ особых требований не предусматривается. Завещание обязательно должно быть подписано завещателем лично либо при помощи рукоприкладчика о чем делается запись при составлении завещания.
28359. Формы завещания, порядок их совершения 15.06 KB
  Завещание должно быть составлено в письменной форме и удостоверено нотариусом. В случае когда в соответствии с правилами ГК при составлении подписании удостоверении завещания или при передаче завещания нотариусу присутствуют свидетели не могут быть такими свидетелями и не могут подписывать завещание вместо завещателя: нотариус или другое удостоверяющее завещание лицо; лицо в пользу которого составлено завещание или сделан завещательный отказ супруг такого лица его дети и родители; граждане не обладающие дееспособностью в полном объеме;...