Геометрический смысл предела функции на бесконечности

Геометрический смысл предела функции на бесконечности заключается в том, что для любого найдется такое число , что для всех , которые принадлежат объединению интервалов: , соответствующие значения функции попадают в – окрестность числа , т.е. точки графика функции при соответствующих значениях лежат в полосе шириной , ограниченной горизонтальными прямыми и .

5.4.Односторонние пределы

Определение 5.5.Число называется левосторонним пределом функции при , стремящимся к , если для любого положительного числа , как бы мало оно ни было, найдется такое положительное число , что для всех , удовлетворяющих неравенству: , будет справедливо неравенство . Обозначается : .

Определение 5.6.Число называется правосторонним пределом функции при , стремящимся к , если для любого положительного числа , как бы мало оно ни было, найдется такое положительное число , что для всех , удовлетворяющих неравенству: , будет справедливо неравенство . Обозначается : .

Определение 5.7. Число называется пределом функции при стремящимся к слева, если функции определена на промежутке , и какова бы ни была последовательность , сходящаяся к точке слева, т.е.такая, что для всех натуральных , соответствующая ей последовательность значений функции существует и сходится к числу . Это записывают, как: или .

Определение 5.8. Число называется пределом функции при стремящимся к справа, если функции определена на промежутке , и какова бы ни была последовательность , сходящаяся к точке справа, т.е.такая, что для всех натуральных , соответствующая ей последовательность значений функции существует и сходится к числу . Это записывают, как: или .

Если определена в интервале , то в точке может иметь смысл только число , а в точке – только число .

Отметим, что двусторонний предел существует лишь тогда, когда существуют оба односторонних предела, которые равны друг другу, то есть .

В этом случае

Бесконечно большие функции

Определение 5.9. Функция называется бесконечно большой в точке , если для любой последовательности значений аргумента соответствующая последовательность значений функции является бесконечно большой.

Определение 5.10. Функция называется бесконечно большой в точке , если для любого положительного числа , как бы велико оно ни было, существует такое число , что для всех , удовлетворяющих неравенству , справедливо неравенство .

То, что функция является бесконечно большой в точке , соответствует тому, что . Кратко это записывают так: .

5.8. Свойства функций, имеющих пределы

Теорема 5.2.Если существует конечный предел , то для всех принадлежащих некоторой окрестности точки функция является ограниченной, т.е. существуют такие положительные числа и , что для всех , удовлетворяющих неравенству , следует, что .

Доказательство. Из условия теоремы следует, что для любого найдется такое число , что для всех , удовлетворяющих неравенству , следует . Возьмем . И раскроем последнее неравенство по свойству модуля: .

Или . Отсюда следует, что . Если взять , то получим, что , что и требовалось. Теорема доказана.

Теорема 5.3.Если существует конечный предел , и , то для всех принадлежащих некоторой окрестности точки функция удовлетворяет условию: . Более того, для указанных функция , если , и , если .

Доказательство. Из условия теоремы следует, что для любого ( в частности, возьмем ) найдется такое число , что для всех , удовлетворяющих неравенству , следует . Раскроем последнее неравенство: , которое выполняется для всех окрестности точки . Получили . Или для указанных . При следует, что и . При следует, что для всех окрестности точки . Тогда, раскрывая модуль в неравенстве , получаем или , что и требовалось доказать.

Теорема 5.4. Еслисуществуют конечные пределы и , и для всех принадлежащих некоторой окрестности точки функции и удовлетворяют неравенству , то .

Доказательство. Пусть последовательность сходится к . Тогда для существует достаточно большой номер , что при всех следует:

, а после предельного перехода в последнем неравенстве, получаем: , что и требовалось.