5503

Основные теоремы о пределах

Контрольная

Математика и математический анализ

Основные теоремы о пределах. Теорема (о предельном переходе в равенствах). Если в некоторой окрестности точки значения функций f(x) и g(x) совпадают, то их пределы в этой точке равны: f(x)=g(x) => . Теорема (о предельном перехо...

Русский

2012-12-12

124.5 KB

156 чел.

Основные теоремы о пределах.

Теорема (о предельном переходе в равенствах). Если в некоторой окрестности точки  значения функций f(x) и g(x) совпадают, то их пределы в этой точке равны:

f(x)=g(x)  =>  .

Теорема ( о предельном переходе в неравенствах).  Если в некоторой окрестности точки  выполняется неравенство f(x)≤ g(x), то  верно и неравенство: .

Теорема. Предел постоянной равен самой постоянной:    .

Док-во. Проводится на основании определения, где в качестве можно взять любое положительное число. Тогда при .▲

Теорема (о единственности предела). Функция не может иметь более одного предела в данной точке.

Док-во. Предположим противное. Пусть  и ,   . Тогда по теореме о связи предела и БМ:

- БМ при ,

- БМ при .    Вычитая эти равенства, получим:

.

На основании свойства 1 БМФ это есть БМ. Переходя в этом равенстве к пределу, получим:

,

.

Получено противоречие, доказывающее теорему.▲

Необходимые условия существования конечного предела функции.

Теорема (о локальной ограниченности) . Для существования конечного предела функции в точке необходимо, чтобы в некоторой окрестности этой точки (за исключением самой точки) функция была ограничена.

Теорема (о локальном повторении функцией свойств предела). Для существования в точке конечного предела  необходимо, чтобы в некоторой окрестности этой точки (за исключением самой точки) .

 

Достаточные условия существования конечного предела функции.

Теорема  (об арифметике). Если для  и  существуют конечные пределы, то для их суммы и произведения также существуют конечные пределы, причем:

;

.

Если  , то существует конечный предел частного:

.

Док-во. Докажем, например, второе равенство.

Пусть существуют конечные пределы  и .  Докажем, что существует конечный предел .

Итак,  мы должны доказать, что:

.

Возьмем произвольное . Найдем  из условия , т.е. для этого : .

Найдем  из условия , т.е. для этого :

.

Т.к. для  по условию существует конечный предел в т. , то эта функция будет ограниченной в некоторой окрестности т.  (по теореме о локальной ограниченности), т.е.  - некоторой константы.

Положим . Проверим, что это  - искомое.  Действительно,

В силу произвольности можно считать утверждение доказанным (или можно было искать  не по , а по ). ▲

Теорема (о промежуточной функции). Пусть для функций  и  существуют конечные пределы в т., равные друг другу, и в  некоторой окрестности т. , за исключением самой этой точки, выполняется условие:

.  Тогда для  тоже существует конечный предел в т. , равный значению пределов функций  и .

Теорема (о пределе монотонной ограниченной функции). Если функция монотонно возрастает (убывает) в некоторой окрестности т.  и ограничена сверху (снизу), то она имеет в этой точке соответствующий односторонний предел.

Вычисление пределов функций.

Теорема об арифметике позволяет не только устанавливать факт существования конечного предела, но и вычислять его.

Пример. .

Однако, в ряде случаев теорема об арифметике не может быть применена.

Пример.

,   .

,   . Теорему применять нельзя, хотя

.

В этих случаях говорят, что имеет место неопределенность. Для вычисления предела необходимо преобразовать функцию тождественным образом так, чтобы теорема об арифметике стала применима (т.е. раскрыть неопределенность).

К неопределенностям относят следующие ситуации:

, , , , , .

Пример. .

Замечательные пределы.

Теорема 1 (первый замечательный предел). Предел отношения синуса бесконечно малой дуги к самой дуге, выраженной в радианах, равен единице:

.

Док-во. Рассмотрим круг радиуса  R с центром в точке О. Пусть сначала .         Из рисунка видно, что .

;

;

.Таким образом,

.

Разделив обе части этого выражения на

>0, получим:

    или    .

Переходя в этом неравенстве к пределу при , получим:  .

По теореме о промежуточной функции  .

При  полученные выводы также будут справедливы (доказать самостоятельно).▲

Следствия.   ;     ;   .

Теорема 2 (второй замечательный предел). Числовая последовательность  имеет конечный предел, равный числу е:

,     ()

Следствия.   ;            .

Примеры.

;     .

К числу е приводят многие задачи из области физики, биологии, ядерной физики, демографии и т.п. Рассмотрим применение второго замечательного предела в экономических расчетах.

Задача о непрерывном начислении процентов.

1. Простые проценты. В банк под проценты положена денежная сумма . Ежегодная процентная ставка составляет р %.   Каков будет размер вклада Q через t лет?

При  использовании простых процентов размер вклада ежегодно увеличивается на одну и ту же величину.

Через год сумма составит ,

Через два года:  ;

Через t  лет:

  - формула простых процентов.

2. Сложные проценты. При использовании сложных процентов начисляются «проценты на проценты», т.е. размер вклада увеличивается ежегодно в одно и то же число раз:

;

;

   - формула сложных процентов.

Как можно добиться максимального роста положенной на вклад суммы?

Один из возможных способов – воспользоваться услугами банка по начислению процентов не один раз в году, а более.

Если начислять проценты n раз в году, то процент начисления за  часть года составит %, а размер вклада за t лет  при  п  ежегодных начислениях составит:

.

Например, при р=100%:

;

Предположим, что через полгода счет закрыт с результатом

,

а затем снова открыт в том же банке. Тогда через год сумма будет составлять

.

При ежеквартальном повторении этих операций сумма в конце года составит:

;

При ежемесячном повторении этих операций:

   и т.д.

Предположим (абстрактно), что проценты начисляются непрерывно, т.е. .  Тогда

.

 - формула непрерывных процентов.

Таким образом, при     в нашем примере  , т.е. при непрерывном начислении процентов за год можно получить доход не более  172%, а через два года () можно увеличить начальный капитал более чем в 7 раз.

В практических финансово-кредитных операциях непрерывное начисление процентов не применяется, но используется в демографических, инвестиционных и др. расчетах.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5068. Память. Факторы забывания и нарушения памяти 64.5 KB
  Впечатления, которые человек получает об окружающем мире, оставляют определенный след, сохраняются, закрепляются, а при необходимости и возможности - воспроизводятся. Эти процессы называются памятью. Без памяти, - писал С.Л. Рубинштейн...
5069. Боевые действия русского флота на Балтийском море в 1914-1917 гг 208.5 KB
  Русский флот в первую мировую войну вел боевые действия на Балтийском, Черном и Баренцевом морях, а отдельные корабли — в Средиземном море и на океанских театрах. Наиболее напряженная борьба шла на Балтийском и Черном морях. К началу войны русс...
5070. Маркетингові комунікації 621.5 KB
  В умовах насиченого ринку недостатньо розробити новий якісний товар, встановити на нього оптимальну ціну і вибрати ефективні канали розподілу. Все більшої ваги в управлінні підприємством набуває така складова комплексу маркетингу, як методи пр...
5071. Национальный доход: его производство, распределение и использование. Макроэкономический анализ совокупного спроса и совокупного предложения 1.97 MB
  Производство товаров и услуг. Объем производства товаров и услуг в экономике-ВНП-зависит от двух параметров: факторов производства и производственной функции.Рассмотрим каждый из них по очереди. Факторы производств...
5072. Математика в современных условиях. Конспект 486.5 KB
  Математика. Роль математики в современном мире. Основные этапы становления математики. Аксиоматический метод построения научной теории. Начала Евклида – образец научного метода. История создания неевклидовой геометрии. Тема...
5073. Рыночные структуры в условиях несовершенной конкуренции: монополия, олигополия, монополистическая конкуренция 391 KB
  Конкуренция, которая в той или иной степени связана с заметным ограничением свободного предпринимательства, называется несовершенной. Для этого вида конкуренции характерно незначительное количество фирм в каждой сфере предпринимательской де...
5074. Проектирование приспособления для контроля межцентрового расстояния 90.5 KB
  Проектирование приспособления для контроля межцентрового расстояния Для контроля межцентровых расстояний проектируется специальное контрольное приспособление, оснащенное индикатором часового типа. В базовом техпроцессе измерение межцентрового...
5075. Анализ монополий 157 KB
  Любой рынок, независимо от его конкретного вида, базируется на трех основных элементах: цене, спросе и предложении, конкуренции. Известно, что наиболее эффективно рыночный механизм действует в условиях свободной, или совершенной конкуренции...
5076. Вологодская область 430.5 KB
  Внешняя торговля Истоки внешней торговли вологжан затеряны в глубине веков. Однако подлинными воротами в Поморье Вологда стала после появления в ней англичан из экспедиции Ричарда Ченслера. Следовавшие в Москву с Белого моря британцы вполне оценил...