Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства

Определение. Функция одной переменной Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru называется бесконечно большой при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если для любого сколь угодно большего числа Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется число Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru такое, что для всех Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , удовлетворяющих условию Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пример. Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru есть бесконечно большая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru стремится к бесконечности при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и принимает лишь положительные значения, то пишут Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; если лишь отрицательные значения, то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Аналогично можно дать определение для функции Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – независимых переменных.

Определение.Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru называется бесконечно большой при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если для любого сколь угодно большого числа Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется такая Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru –окрестность точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , для всех точек которой выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пример. Функция двух переменных Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru в окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru (начало координат) является бесконечно большой функцией, так как Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru (см. рис. 2.2.1).

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Отметим, что функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru может являться бесконечно большой функцией только в окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; в других частях области определения она может быть ограниченной величиной.

Определение. Функция одной переменной Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , заданная на всей числовой оси, называется бесконечно большой при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если для любого сколь угодно большого числа Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется такое число Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , что для всех Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , удовлетворяющих условию Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пример. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru для Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru есть бесконечно большая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Аналогично, функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , заданная на всех точках Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – мерного пространства, называется бесконечно большой при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Определение. Функция одной переменной Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru называется бесконечно малой при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. для любого сколь угодно малого Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется число Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru такое, что для всех Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , удовлетворяющих условию Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Аналогично определяется бесконечно малая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru : во всех этих случаях Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Примеры.

1. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

2. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

3. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Определение. Функция нескольких переменных Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru называется бесконечно малойпри Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , если для любого сколь угодно малого числа Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется такая Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестность точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , для всех точек которой выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пример. Функция двух переменных Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция в Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Функция любого числа переменных может быть бесконечно малой функцией только в окрестности предельной точки.

Пример. Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция в окрестности начала координат при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , а при бесконечном удалении от начала координат по любому направлению при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru она неограниченно возрастает. Следовательно, при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru она является бесконечно большой функцией.

Бесконечно малые (большие) функции часто называют бесконечно малыми (большими) величинами, их обозначают обычно греческими буквами Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и т. д. или Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Свойства бесконечно малой величины и её связь с бесконечно большой величиной сформулируем в виде теорем, и представим доказательства некоторых из них.

Теорема 3. Алгебраическая сумма конечного числа бесконечно малых функций есть бесконечно малая функция, т.е.

если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция, где Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечная функция.

Доказательство: Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru две бесконечно малые функции Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru независимых переменных при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Тогда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

По определению предела это значит, что для любого Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , а значит и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдутся Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестность и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестность точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , для всех точек которых будут соответственно выполняться неравенства Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – наименьшее из чисел Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда для всех точек из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности будут выполняться оба эти неравенства.

Следовательно, имеет место соотношение

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Это значит, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая величина при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Ч. и т. д.

Доказательство сохраняется, если вместо суммы двух бесконечно малых функций рассматривать их разность, а также в случае любого конечного числа бесконечно малых функций.

Теорема 4. Произведение ограниченной функции на бесконечно малую функцию есть функция бесконечно малая.

Доказательство:

Если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция, а Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – ограничена, то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция.

Доказательство проведем для функции одного неизвестного.

Рассмотрим функцию Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , которая ограничена при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда по определению ограниченной функции (см. п. 2.2.4) существует такое Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , что для всех Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда для любого Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , а значит, и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется такая Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестность точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , для всех точек которой выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Обозначим через Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru наименьшее из чисел Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда для всех точек из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru выполняются оба неравенства. Следовательно, имеет место соотношение

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Это значит, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция.

Следствие 1. Произведение двух бесконечно малых функций есть функция бесконечно малая.

Следствие 2.Произведение числа (постоянной) и бесконечно малой величины есть функция бесконечно малая.

Теорема 5. Частное от деления бесконечной малой функции на функцию, имеющую предел отличный от нуля, есть функция бесконечно малая т.е. если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая величина.

Теорема 6. Если функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая, то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru есть бесконечно большая функция и наоборот: если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно большая функция, то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая.

Доказательство:

Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Тогда для любого Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru найдется такая Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестность точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , для всех точек которой выполняется неравенство Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Следовательно, Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , где Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . А это означает, что функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – есть бесконечно большая функция. Ч. и т. д.

Аналогично доказывается обратное утверждение.

Замечание. Доказательства теорем 3–6 приводились для случая, когда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , но они справедливы и для случая, когда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пример.Показать, что функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru является бесконечно малой.

Решение: Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , ограничена.

Таким образом, функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – есть произведение бесконечной малой и ограниченной функции. Значит по теореме 4 это функция бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Рассмотрим теорему о связи между функцией, её пределом и бесконечно малой функцией.

Теорема 7. Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru имеет предел равный Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru тогда и только тогда , когда её можно представить как сумму числа Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и бесконечно малой функции Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Доказательство:

Докажем прямое утверждение: если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Это значит, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т.е. что функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru является бесконечно малой, которую обозначим через Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Отсюда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Ч. и т. д.

Докажем обратное утверждение: если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , где Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая функция при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , т. е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

По условию Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Получаем, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru из Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – окрестности точки Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

А это и означает, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Ч. и т. д.

Теоремы о пределах

Правила, по которым находятся пределы функций, включают теоремы, справедливые для функции любого числа переменных при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Эти теоремы позволяют находить пределы в тех случаях, когда функции представляют собой результат арифметических действий над другими функциями, пределы которых существуют и заранее известны.

Теорема 1. Предел постоянной равен самой постоянной, т.е. если Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , то Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Теорема 2. Предел суммы конечного числа функций в точке Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru равен сумме пределов этих функций в этой точке:

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Доказательство:

Приведем доказательство для суммы двух функций. Докажем, что

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пусть Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Тогда по теореме 7 (п. 2.2.1) можно записать Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Следовательно, Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , где Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru бесконечно малая функция как сумма бесконечно малых функций. Тогда по теореме 7 (п. 2.2.1) можно записать

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ,

т.е.

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Ч. и т. д.

В случае разности двух функций и суммы любого конечного числа функций доказательство аналогично.

Следствие 1.Функция может иметь только один предел при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Теорема 3. Предел произведения конечного числа функций в точке Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru равен произведению пределов этих функций в этой точке:

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Следствие 2. Постоянный множитель можно выносить за знак предела:

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Теорема 4. Предел дроби равен пределу числителя, делимому на предел знаменателя, если предел знаменателя не равен нулю:

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Примеры.

1.Найти Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Решение: В данном случае предел функции, стоящей в знаменателе, при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru отличен от нуля, поэтому можно применить приведенные выше теоремы:

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Иначе говоря, в данном случае, чтобы найти предел, можно вместо независимой переменной подставить её значение в предельной точке.

2. Найти Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Решение:Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , стоящая в знаменателе дроби при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru стремится к числу Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Пример аналогичен предыдущему: вместо независимых переменных необходимо подставить их значения в предельной точке.

3. Найти Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Решение: Предел знаменателя Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru равен нулю и теорема 4 не применима. В данном случае воспользуемся свойством бесконечно малой функции (см. п. 2.3.3 теорема 6). Функция Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно малая при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда обратная ей дробь Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – бесконечно большая функция, а значит Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Таким образом, если знаменатель дроби не обращается в ноль, то чтобы найти такой предел, достаточно в выражение функции подставить предельные значения независимых аргументов. Если же знаменатель стремиться к нулю Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , а числитель к некоторому постоянному числу, то при нахождении предела используют свойство бесконечно малой величины (см. п. 2.2.1 теорема 6).

В случае неопределенных выражений, характеризуемых условно символами: Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru (будем называть их неопределенностями), которые возникают при отыскании предела выражений: Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru или Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru предел может существовать или не существовать. В пределах такого типа, требуются дополнительные преобразования или специальные исследования. Рассмотрим некоторые из них.

I. Требуется найти предел дробно-рационального выражения вида (отношение двух многочленов) при , тогда в пределе будет иметь место неопределенность . Чтобы раскрыть её, необходимо числитель и знаменатель дроби разделить на переменную в наибольшей степени.

Пример. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Предел числителя равен Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , а знаменатель при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru сумма бесконечно малых величин, т.е. величина бесконечно малая, поэтому вся дробь – есть бесконечно большая величина, т.е. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Пользуясь рассмотренным выше способом можно вывести правило раскрытия неопределенности Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru в пределе отношения двух многочленов

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Пример. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , так как Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

II.Пусть требуется найти предел дроби, числитель и знаменатель которой стремятся к нулю при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда в пределе будет иметь место неопределенность Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

а) Если числитель и знаменатель – многочлены, то чтобы раскрыть данную неопределенность, необходимо числитель и знаменатель разложить на множители и сократить дробь.

В некоторых случаях удобнее разделить числитель и знаменатель на критический множитель Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru (для функции одной переменной), или воспользоваться определением предела.

Примеры.

1. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru (при сокращении на Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru учитывается, что Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , но Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ).

2. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

3. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Разделим числитель и знаменатель на критический множитель Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru :

Тогда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

4. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Будем приближаться к началу координат по прямым Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru , тогда Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Имеем при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ; при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru и т.д. Отсюда следует, что предел этой функции не существует.

b) Если дробь является иррациональным выражением, в некоторых случаях, чтобы раскрыть данную неопределенность необходимо числитель и знаменатель дроби умножить на выражение, сопряженное иррациональному или применить подстановку.

Примеры.

1. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru . Умножим числитель и знаменатель на выражение Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru – сопряженное числителю Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru ,

таким образом Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

2. Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Выполним подстановку Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru при Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru

Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Таким образом, Бесконечно малые и бесконечно большие функции, свойства - student2.ru .

Наши рекомендации