- •1. ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
- •1.1.1. Понятие функции
- •1.1.2. Способы задания функций
- •1.1.4. Классификация функций
- •2.1. Предел функции
- •2.2. Бесконечно большая и ограниченная функции
- •2.3. Бесконечно малые и их основные свойства
- •Вопросы для самопроверки
- •3.6. Производные элементарных функций
- •Правила дифференцирования
- •Уравнения (3.9) называются параметрическими уравнениями кривой, а t – параметром.
- •Вопросы для самопроверки
- •Замечание 2. Если производная существует не во всех точках внутри [a,b], то утверждение может оказаться неверным, т.е. на отрезке может не оказаться точки в которой производная обращается в нуль. Например:
- •4.2. Теорема Лагранжа
- •Приведем теорему о конечных приращениях.
- •Теорема Лагранжа. Если функция y=f(x) непрерывна на отрезке [a,b] и дифференцируема во всех внутренних точках отрезка, то внутри отрезка [a,b] существует по крайней мере одна точка c, a<c<b, что
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6.1. Предельные показатели в микроэкономике
- •6.2. Максимизация прибыли
- •8.4. Интегрирование с помощью замены переменной
- •Рассмотрим функцию двух переменных f (x,у). Пусть она определена и непрерывна в точке М0(х0 ,у0) и некоторой ее окрестности. Перемещению из точки М0(х0 ,у0) в точку М(х ,у)
- •11.12.5. Оптимизация спроса
- •12.1. Основные понятия и определения
- •Теорема. Если в уравнении
- •Определение. Общим решением дифференциального уравнения первого порядка называется функция
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •11.12.5. Оптимизация спроса…………………………174
- •12.1. Основные понятия и определения…………………177
- •12.11.4. Неоклассическая модель роста……………..214
ления чрезвычайно низка и в формуле (1.2) k<0. В этом случае равновесная цена P0 неустойчива в том смысле, что процесс
торга «раскручивает» спираль цен и уводит от P0 : покупателю
не удается сдерживать цену и производитель одерживает верх в этой гонке (рис. 3, б). Такое возможно, если, скажем, производитель является монополистом. Тогда равновесную цену можно удержать лишь внерыночными мерами (например, государственным вмешательством).
Вопросы для самопроверки
1.Дайте определение функции. Что называется областью определения функции?
2.Каковы основные способы задания функции? Приведите примеры.
3.Какие функции называются элементарными? Приведите примеры.
4.Какая функция называется сложной? Приведите
примеры.
2.ПРЕДЕЛ. НЕПРЕРЫВНОСТЬ ФУНКЦИИ
2.1. Предел функции
Пусть функция y f x определена в некоторой окрестности точки а.
Определение 1. Функция y f x стремится к пределу
b ( y b ) при х стремящемся к а ( x a ), если для любого
ε > 0 найдется такое δ > 0, что для всех х, удовлетворяющих |
||||||||
неравенству |
|
x a |
|
имеет место неравенство |
|
f x b |
|
. |
|
|
|
|
|||||
Если b есть предел функции y f x при x a , то пишут |
||||||||
11 |
|
|
|
|
lim |
f x b . |
x a |
|
Если f x b |
при x a , то на графике функции |
y f x это иллюстрируется следующим образом (рис.4). Для
всех точек х, отстоящих от а меньше чем на δ, точки М графика функции лежат внутри полосы шириной 2ε, ограниченной прямыми у = b + ε, у = b – ε.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Замечание |
1. |
Если |
||
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f x b1 |
при x a , при- |
||||
|
b+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
чем х принимает значения |
|||||||||||||
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
меньше |
а, |
то |
пишут |
|||||||||
|
b- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lim |
f (x) b1, и b1 назы- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x a 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вается |
пределом |
функции |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
слева. |
Если |
х принимает |
||||||
|
|
|
|
а- |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
а+ |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значения больше а, то пи- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.4 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шут |
lim |
f (x) b2 и b2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x a |
0 |
|
|
|
называется пределом функции |
справа. |
Вместо x 0 0 и |
x 0 0 , обычно пишут x 0 или x 0 .
Можно доказать, что если предел слева и предел справа равны, т.е. b1 = b2 = b, то b и будет пределом в смысле данного выше определения предела функции в точке а. И обратно, если существует предел функции b при x a , то существует предел справа и предел слева и они равны.
Пример 2.1. Покажем, что lim (5x 7) 12 . x 1
Решение. Зададим ε > 0, составим разность ( 5x 7) 12 .
Для того, чтобы выполнялось неравенство |
|
5x 7 12 |
|
, не- |
|
|
|||
|
|
|
|
|
обходимо |
выполнение |
следующих неравенств: |
|
5x 5 |
|
, |
||
|
|
|||||||
5x 5 , |
|
x 1 . Таким образом, при любом ε |
||||||
|
|
5 |
|
5 |
|
|
|
|
для всех |
значений |
|
х, удовлетворяющих |
неравенству |
||||
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
x 1 |
|
значение функции будет отличаться от 12 мень- |
5 |
ше чем на ε. А это значит, что 12 будет пределом функции при x 1.
Замечание 2. Для существования предела функции при x a не требуется, чтобы функция была определена в точке
х = а.
Определение 2. Функция f (x) стремится к пределу b
при x , если для каждого произвольно малого 0 можно указать такое число N > 0, что для всех х, удовлетворяющих
неравенству |
|
x |
|
N выполняется неравенство |
|
f (x) b |
|
. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
|
|
||||
Пример 2.2. Докажем, что |
lim |
|
|
|
1 . |
Или в другой |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
x |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
записи |
lim 1 |
|
1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Надо показать, что при произвольном |
будет выпол- |
|||||||||||||||||||||||||||
няться неравенство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
, |
|
|
|
(2.1) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
если только |
|
x |
|
N , причем |
N определяется выбором . Нера- |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
венство (2.1) эквивалентно следующему неравенству: |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 x |
|
|
|
1 |
|
|
, |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
||||
которое будет выполняться, если |
|
x |
|
|
1 |
N . Это и значит, что |
||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
x 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
lim |
|
|
|
1 |
(рис. 5). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
x |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y
y=1+
y=1
1
y=1-
0 |
x |
|
Рис. 5
2.2. Бесконечно большая и ограниченная функции
Рассмотрим случай, когда функция y f (x) при некотором способе изменения аргумента.
Определение 1. Функция f (x) при x a ,т.е. явля-
ется бесконечно большой величиной, если для каждого сколь угодно большого М >0, можно указать такое δ > 0, что для всех значений х отличных от а, удовлетворяющих условию
x a |
|
, имеет место неравенство |
|
f (x) |
|
|
M . |
|
|
|
|||||
|
|
Если функция f (x) при x a , |
то пишут |
lim f (x) x a
Если f (x) и при этом принимает только положительные значения, то пишут, что f (x) , если только отрицательные значения, то - f (x) .
Если f (x) при x , то |
пишут |
lim f (x) . |
|
|
|
x |
|
Например, lim x 2 , |
lim x 3 . |
|
|
x |
x |
|
|
Замечание 1. Функция может |
не иметь |
предела при |
|
x a или при x : |
y sin x при x не имеет предела; |
||
|
14 |
|
|
y cos 1x определена для всех х кроме х = 0, не имеет предела
при x 0 .
Определение 2. Функция f (x) называется ограниченной в данной области изменения аргумента, если существует такое число M 0 , что для всех значений х, принадлежащих рас-
сматриваемой |
области, будет выполняться неравенство |
|||||||
|
f (x) |
|
M . Если же |
такого числа не существует, то функ- |
||||
|
|
|||||||
ция f (x) называется неограниченной в данной области. |
||||||||
|
|
|
Пример 2.3. Функция у = sin x, определенная в бесконеч- |
|||||
ном интервале |
x , является ограниченной, так как |
|||||||
при всех значениях х |
|
sin x |
|
1 M . |
||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение 3. Функция f (x) называется ограниченной при x a , если существует окрестность с центром в точке а, в
которой функция ограничена.
Определение 4. Функция f (x) называется ограниченной при x , если существует такое число N 0 , что при всех значениях х, удовлетворяющих неравенству | x | N , функция f (x) ограничена.
Вопрос об ограниченности функции, стремящейся к пре-
делу, решается следующей теоремой. |
|
|
|
Теорема. Если lim f x b при этом b конечное число, |
|
|
x a |
|
то функция f (x) является ограниченной при x a . |
||
|
Замечание 2. Из определения ограниченной функции |
|
f (x) |
следует, что если lim f x или |
lim f x , т.е. |
|
x a |
x |
если |
f (x) бесконечно большая, то она является неограничен- |
|
ной. |
|
|
|
15 |
|