Пределы все виды примеров с решением. Как решать пределы для чайников? Универсальное определение предела функции

Элементарные функции и их графики.

Основными элементарными функциями считаются: степенная функция, показательная функция, логарифмическая функция, тригонометрические функции и обратные тригонометрические функции, а также многочлен и рациональная функция, которая представляет собой отношение двух многочленов.

К элементарным функциям относятся и те функции, которые получаются из элементарных путем применения основных четырех арифметических действий и образования сложной функции.

Графики элементарных функций

	Прямая линия - график линейной функции y = ax + b . Функция y монотонно возрастает при a > 0 и убывает при a < 0. При b = 0 прямая линия проходит через начало координат т. 0 (y = ax - прямая пропорциональность)
	Парабола - график функции квадратного трёхчлена у = ах 2 + bх + с . Имеет вертикальную ось симметрии. Если а > 0, имеет минимум, если а < 0 - максимум. Точки пересечения (если они есть) с осью абсцисс - корни соответствующего квадратного уравнения ax 2 + bx +с =0
	Гипербола - график функции . При а > О расположена в I и III четвертях, при а < 0 - во II и IV. Асимптоты - оси координат. Ось симметрии - прямая у = х(а > 0) или у - - х(а < 0).
	Показательная функция. Экспонента (показательная функция по основанию е) у = е x . (Другое написание у = ехр(х) ). Асимптота - ось абсцисс.
	Логарифмическая функция y = log a x (a > 0)
	у = sinx. Синусоида - периодическая функция с периодом Т = 2π

Предел функции.

Функция y=f(x) имеет число А пределом при стремлении х к а, если для любого числа ε › 0 найдется такое число δ › 0, что | y – A | ‹ ε если |х - а| ‹ δ,

или lim у = A

Непрерывность функции.

Функция y=f(x) непрерывна в точке х = а, если lim f(x) = f(а), т.е.

предел функции в точке х = а равен значению функции в данной точке.

Нахождение пределов функций.

Основные теоремы о пределах функций.

1. Предел постоянной величины равен этой постоянной величине:

2. Предел алгебраической суммы равен алгебраической сумме пределов этих функций:

lim (f + g - h) = lim f + lim g - lim h

3. Предел произведения нескольких функций равен произведению пределов этих функций:

lim (f * g* h) = lim f * lim g * lim h

4. Предел частного двух функций равен частному пределов этих функций, если предел знаменателя не равен 0:

lim ------- = ----------

Первый замечательный предел: lim --------- = 1

Второй замечательный предел: lim (1 + 1/x) x = e (e = 2, 718281..)

Примеры нахождения пределов функций.

5.1. Пример:

Любой предел состоит из трех частей:

1) Всем известного значка предела .

2) Записи под значком предела . Запись читается «икс стремится к единице». Чаще всего – именно х, хотя вместо «икса» может быть любая другая переменная. На месте единицы может находиться совершенно любое число, а также бесконечность 0 или .

3) Функции под знаком предела, в данном случае .

Сама запись читается так: «предел функции при икс стремящемся к единице».

Очень важный вопрос – а что значит выражение «икс стремится к единице»? Выражение «икс стремится к единице» следует понимать так – «икс» последовательно принимает значения, которые бесконечно близко приближаются к единице и практически с ней совпадают.

Как решить вышерассмотренный пример? Исходя из вышесказанного, нужно просто подставить единицу в функцию, стоящую под знаком предела:

Итак, первое правило: Когда дан предел, надо сначала просто подставить число в функцию.

5.2. Пример с бесконечностью:

Разбираемся, что такое ? Это тот случай, когда неограниченно возрастает.

Итак: если , то функция стремится к минус бесконечности:

Согласно нашему первому правилу, мы вместо «икса» подставляем в функцию бесконечность и получаем ответ.

5.3. Еще один пример с бесконечностью:

Опять начинаем увеличивать до бесконечности, и смотрим на поведение функции.
Вывод: прифункциянеограниченно возрастает

5.4. Серия примеров:

Попытайтесь самостоятельно мысленно проанализировать нижеследующие примеры и решить простейшие виды пределов:

, , , , , , , , ,

Что нужно запомнить и понять из вышесказанного?

Когда дан любой предел, сначала просто подставить число в функцию. При этом Вы должны понимать и сразу решать простейшие пределы, такие как, , и т.д.

6. Пределы с неопределенностью видаи метод их решения.

Сейчас мы рассмотрим группу пределов, когда , а функция представляет собой дробь, в числителе и знаменателе которой находятся многочлены.

6.1. Пример:

Вычислить предел

Согласно нашему правилу попы таемся подставить бесконечность в функцию. Что у нас получается вверху? Бесконечность. А что получается внизу? Тоже бесконечность. Таким образом, у нас есть так называемая неопределенность вида . Можно было бы подумать, что = 1, и ответ готов, но в общем случае это вовсе не так, и нужно применить некоторый прием решения, который мы сейчас и рассмотрим.

Как решать пределы данного типа?

Сначала мы смотрим на числитель и находим в старшей степени:

Старшая степень в числителе равна двум.

Теперь смотрим на знаменатель и тоже находим в старшей степени:

Старшая степень знаменателя равна двум.

Затем мы выбираем самую старшую степень числителя и знаменателя: в данном примере они совпадают и равны двойке.

Итак, метод решения следующий: для того, чтобы раскрыть неопределенностьнеобходимо разделить числитель и знаменатель на в старшей степени.

Таким образом, ответ , а вовсе не 1.

Пример

Найти предел

Снова в числителе и знаменателе находим в старшей степени:

Максимальная степень в числителе: 3

Максимальная степень в знаменателе: 4

Выбираем наибольшее значение, в данном случае четверку.
Согласно нашему алгоритму, для раскрытия неопределенности делим числитель и знаменатель на .

Пример

Найти предел

Максимальная степень «икса» в числителе: 2

Максимальная степень «икса» в знаменателе: 1 ( можно записать как )
Для раскрытия неопределенности необходимо разделить числитель и знаменатель на . Чистовой вариант решения может выглядеть так:

Разделим числитель и знаменатель на

нужно разложить числитель и знаменатель на множители

Теперь и подставляем -1 в выражение, которое осталось под знаком предела:

Пример

Вычислить предел

Сначала «дубовый» вариант решения, подставим х=2:

Разложим числитель и знаменатель на множители.

Числитель:

Знаменатель:



,

Приложение

Пределы онлайн на сайт для полноценного закрепления студентами и школьниками пройденного материала. Как найти предел онлайн, используя наш ресурс? Это сделать очень просто, достаточно всего лишь правильно записать исходную функцию с переменной x, выбрать из селектора нужную бесконечность и нажать кнопку "Решение". В случае, когда предел функции должен быть вычислен в некоторой точке x, то вам нужно указать числовое значение этой самой точки. Ответ на решение предела получите в считанные секунды, другими словами - мгновенно. Однако, если вы укажете некорректные данные, то сервис автоматически сообщим вам об ошибке. Исправите введенную ранее функцию и получите верное решение предела. Для решения пределов применяются все возможные приемы, особенно часто используется метод Лопиталя, так как он универсален и приводит к ответу быстрее, чем другие способы вычисления предела функции. Интересно рассматривать примеры, в которых присутствует модуль. Кстати, по правилам нашего ресурса, модуль обозначается классической в математике вертикальной чертой "|" или Abs(f(x)) от латинского absolute. Часто решение предела требуется для вычисления суммы числовой последовательности. Как всем известно, нужно всего лишь правильно выразить частичную сумму исследуемой последовательности, а дальше все гораздо проще, благодаря нашему бесплатному сервису сайт, так как вычисление предела от частичной суммы это и есть итоговая сумма числовой последовательности. Вообще-то говоря, теория предельного перехода - это основное понятие всего математического анализа. Все базируется именно на предельных переходах, то есть решение пределов заложено в основу науки математического анализа. В интегрировании также применяется предельный переход, когда интеграл по теории представляется суммой неограниченного числа площадей. Где присутствует неограниченное число чего-либо, то есть стремление количества объектов к бесконечности, то всегда вступает в силу теория предельных переходов, а в общепринятом виде это решение знакомых всем пределов. Решение пределов онлайн на сайте сайт - это уникальный сервис для получения точного и мгновенного ответа в режиме реального времени. Предел функции (предельное значение функции) в заданной точке, предельной для области определения функции, - такая величина, к которой стремится значение рассматриваемой функции при стремлении её аргумента к данной точке. Не редко, а мы бы даже сказали очень часто, у студентов возникает вопрос решения пределов онлайн при изучении математического анализа. Задаваясь вопросом о решении предела онлайн с подробным решением исключительно в особых случаях, становится ясно, что не справиться со сложной задачей без применения вычислительного калькулятора пределов. Решение пределов нашим сервисом - залог точности и простоты.. Предел функции является обобщением понятия предела последовательности: изначально под пределом функции в точке понимали предел последовательности элементов области значений функции, составленной из образов точек последовательности элементов области определения функции, сходящейся к заданной точке (предел в которой рассматривается); если такой предел существует, то говорят, что функция сходится к указанному значению; если такого предела не существует, то говорят, что функция расходится. Решение пределов онлайн для пользователей становится легким ответом при том условии, что они знают как решить предел онлайн с помощью сайт. Будем сосредоточенны и не позволим ошибкам доставлять нам неприятности в виде неудовлетворительных оценок. Как всякое решение пределов онлайн, ваша задача будет представлена в удобном и понятном виде, с подробным решением, с соблюдением всех норм и правил получения решения. Наиболее часто определение предела функции формулируют на языке окрестностей. Тут пределы функции рассматриваются только в точках, предельных для области определения функции, означая, что в каждой окрестности данной точки есть точки из области определения этой самой функции. Это позволяет говорить о стремлении аргумента функции к данной точке. Но предельная точка области определения не обязана принадлежать самой области определения и это доказывается решением предела: например, можно рассматривать предел функции на концах открытого интервала, на котором определена функция. При этом сами границы интервала в область определения не входят. В этом смысле система проколотых окрестностей данной точки - частный случай такой базы множеств. Решение пределов онлайн с подробным решением производится в реальном времени и применяя формулы в явно заданном виде.. Вы сможете сэкономить время, а главное деньги, так как мы не просим за это вознаграждение. Если в некоторой точке области определения функции существует предел и решение этого предела равно значению функции в данной точке, то функция оказывается непрерывной в такой точке. На нашем сайте решение пределов доступно онлайн двадцать четыре часа в сутки каждый день и каждую минуту.. Использовать калькулятор пределов очень важно и главное применять его каждый раз, как только понадобится проверка знаний. Студентам явная польза от всего этого функционала. Вычислить предел, используя и применяя только теорию, не всегда получится так просто, как говорят опытные студенты математических факультетов ВУЗов страны. Факт остается фактом при наличии цели. Обычно найденное решение пределов неприменимо локально для постановки задач. Ликовать станет студент, как только обнаружит для себя калькулятор пределов онлайн в интернете и в бесплатном доступе, и не только для одного себя, но для всех желающих. Назначение стоит расценивать как математику, в общем, её понимании. Если запросить в Интернете, как найти предел онлайн подробно, то масса появляющихся в результате запроса сайтов не помогут так, как это сделаем именно мы. Разность сторон приумножается эквивалентности происшествия. Исконно законный предел функции необходимо определять их постановки самой математической задачи. Гамильтон был прав, однако стоит учитывать и высказывания современников. Отнюдь вычисление пределов онлайн не такая сложная задача, как кому-то может показаться на первый взгляд.. Чтобы не сломать истинность непоколебимых теорий. Возвращаясь к начальной ситуации, вычислить предел необходимо быстро, качественно и в аккуратно оформленном виде. Разве возможно было бы сделать иначе? Такой подход очевиден и оправдан. Калькулятор пределов создан для увеличения знаний, улучшения качества написания домашнего задания и подъему общего настроения среди учащихся, так будет правильно для них. Просто надо мыслить как можно быстрее и будет разум торжествовать. Явно сказать про пределы онлайн интерполяционными терминами очень изысканное занятие для профессионалов своего ремесла. Прогнозируем отношение системы внеплановых разностей в точках пространства. И вновь задача сводится к неопределенности, исходя из того, что предел функции существует на бесконечности и в некой окрестности локальной точки на заданной оси абсцисс после аффинного преобразования начального выражения. Легче будет анализировать восхождение точек на плоскости и на вершине пространства. В общем положении вещей не сказано про вывод математической формула, как в натуре, так и в теории, чтобы калькулятор пределов онлайн использовался по назначению в этом смысле. Без определения предела онлайн считаю затруднительным дальнейшие вычисления в области исследования криволинейного пространства. Было бы не легче с точки зрения нахождения истинного правильного ответа. Разве невозможно вычислить предел, если заданная точка в пространстве является неопределенной заранее? Опровергнем наличие ответов за областью исследования. Про решение пределов можно рассуждать с точки зрения математического анализа как начало исследования последовательности точек на оси. Может быть неуместным сам факт действия вычислений. Числа представимы в виде бесконечной последовательности и отождествлены начальной записи после того, как мы решили предел онлайн подробно согласно теории. Как раз обосновано в пользу наилучшего значения. Результат предела функции, как явная ошибка неправильно поставленной задачи, может исказить представление о реальном механическом процессе неустойчивой системы. Возможность выразить значение прямо в область взглядов. Сопоставив онлайн пределу аналогичную запись одностороннего предельного значения, лучше избежать выражения в явном виде по формулам приведения. Кроме начала пропорционального выполнения задания. Полином разложим после того, как удастся вычислить предел односторонний и записать его на бесконечности. Простые размышления приводят в математическом анализе к истинному результату. Простое решение пределов зачастую сводится к иной степени равенства исполняемых противолежащих математических иллюстраций. Линии и числа Фибоначчи расшифровали калькулятор пределов онлайн, в зависимости от этого можно заказать непредельное вычисление и может быть сложность отступит на задний план. Идет процесс развертывания графика на плоскости в срезе трехмерного пространства. Это и привило к потребности различных взглядов на сложную математическую задачу. Однако результат не заставит себя ждать. Однако, происходящий процесс реализации восходящего произведения, искажает пространство линий и записывает онлайн предел для ознакомления с постановкой задачей. Естественность протекания процесса накапливания задач обуславливает потребность в знаниях всех областей математических дисциплин. Отличный калькулятор пределов станет незаменимым инструментом в руках умелых студентов и они по достоинству оценят все его преимущества перед аналогами цифрового прогресса. В школах для чего-то пределы онлайн называют не так, как в институтах. Вырастет значение функции от изменения аргумента. Еще Лопиталь говорил - предел функции найти это лишь полдела, надо задачу довести до логического завершения и представить ответ в развернутом виде. Реальности адекватно присутствие фактов по делу. С пределом онлайн связаны исторически важные аспекты математических дисциплин и составляют основу изучения теории чисел. Кодировка страницы в математических формулах доступна на клиентском языке в браузере. Как бы вычислить предел допустимым законным методом, не заставив функцию видоизменяться по направлению оси абсцисс. Вообще реальность пространства зависит не только от выпуклости функции или её вогнутости. Исключите из задачи все неизвестные и решение пределов сведет к наименьшим затратам имеющихся у вас математических ресурсов. Решение постановочной задачи исправит функционал на все сто процентов. Происходящее математическое ожидание выявит предел онлайн подробно относительно отклонения от наименьшего значимого особенного отношения. Прошло дня три после принятого математического решения в пользу науки. Это действительно полезное занятие. Без причины отсутствия предела онлайн будет означать расхождение в общем подходе к решению ситуационных проблем. Лучшее название одностороннего предела с неопределенностью 0/0 будет востребовано в будущем. Ресурс может быть не только красивым и хорошим, но также и полезным, когда сможет вычислить предел за вас. Великий ученый, будучи студентом, исследовал функции для написания научной работы. Прошло десять лет. Перед разными нюансами стоит однозначно прокомментировать математическое ожидание в пользу того, что предел функции заимствует расхождение принципалов. На заказанную контрольную работу откликнулись. В математике исключительную позицию в обучении занимает, как ни странно, исследование онлайн предела с взаимообразными сторонними отношениями. Как в обычных случаях и бывает. Можно ничего не воспроизводить. Проанализировав подходы изучения студентов к математическим теориям, мы основательно оставим решение пределов на пост завершающий этап. В этом заключается смысл нижесказанного, исследуйте текст. Преломление однозначно определяет математическое выражение как суть полученной информации. предел онлайн есть суть в определении истинного положения математической системы относительности разнонаправленных векторов. В этом смысле разумею выразить собственное мнение. Как в прошлой задаче. Отличительный предел онлайн подробно распространяет свое влияние на математический взгляд последовательного изучения программного анализа в области исследования. В разрезе с теорией, математика нечто высшее, чем просто наука. Лояльность подтверждается действиями. Не остается возможным намеренно прервать цепочку последовательных чисел, начинающих свое движение вверх, если некорректно вычислить предел. Двусторонняя поверхность выражена в натуральном виде во всю величину. За возможностью исследовать математический анализ предел функции заключает последовательность функционального ряда как эпсилон-окрестность в заданной точке. В знак отличия от теории функций, не исключены погрешности в вычислениях, однако это предусмотрено ситуацией. Деление по пределу онлайн задачи можно расписать функцию переменного расхождения для быстрого произведения нелинейной системы трехмерного пространства. Тривиальный случай заложен в основу функционирования. Не надо быть студентом, чтобы проанализировать данный случай. Совокупность моментов происходящего вычисления, изначально решение пределов определяет как функционирование всей целостной системы прогресса вдоль оси ординат на множественных значениях чисел. Берем за базовую величину как можно наименьшее математическое значение. Вывод очевиден. Расстояние между плоскостями поможет расшириться в теории онлайн пределов, поскольку применение метода расходящегося вычисления приполярного аспекта значимости не несет в себе заложенного смысла. Отличный выбор, если калькулятор пределов расположен на сервере, это можно принимать как есть без искажения значимости поверхностного изменения площадей, а то выше станет задача о линейности. Полный математический анализ выявил неустойчивость системы наряду с её описанием в области наименьшей окрестности точки. Как любой предел функции по оси пересечения ординат и абсцисс, можно заключить числовые значения объектов в некоторую минимальную окрестность по распределению функциональности процесса исследования. Распишем задачу по пунктам. Идет разделение по этапам написания. Академические заявления, что вычислить предел реально сложно или совсем не совсем просто, подкрепляются анализом математических взглядов всех без исключения студентов и аспирантов. Возможные промежуточные результаты не заставят себя ожидать долгое время. Указанный выше предел онлайн подробно исследуют абсолютный минимум системной разности объектов, за которыми линейность пространства математики искажается. Большую по площади сегментацию площади не используют студенты для вычисления множественного разногласия после записи калькулятора пределов онлайн по вычитаниям. После начала запретим студентам пересмотреть задачи на исследование пространственного окружения в математике. Раз уже предел функции мы находили, то давайте построим график её исследования на плоскости. Выделим оси ординат особым цветом и покажем направление линий. Устойчивость есть. Неопределенность присутствует долгое время на протяжении написания ответа. Вычислить предел функции в точке просто проанализировав разность пределов на бесконечности при начальных условиях. Этот способ известен не каждому пользователю. Нужен математический анализ. Решение пределов накапливает опыт в умах поколений на многие год в вперед. Не усложнять процесс невозможно. За его вывод отвечают студенты всех поколений. Может начать изменяться все вышесказанное при отсутствии закрепляющего аргумента по позиции функций около некоторой точки, отстающей от калькуляторов пределов по разности мощности вычисления. Проведем исследование функции для получения результирующего ответа. Вывод не очевиден. Исключив из общего числа неявно заданные функции после преобразования математических выражений, останется последний шаг, чтобы правильно и с высокой точностью найти пределы онлайн. Положено на проверку приемлемость выданного решения. Процесс продолжается. Локировать последовательность в изоляции от функций и, применив свой колоссальный опыт, математики должны вычислить предел за обоснованием правильности направления в исследовании. Не нужен такому результату теоретический подъем. Изменить пропорцию чисел внутри некоторой окрестности не нулевой точки на оси абсцисс в сторону калькулятор пределов онлайн изменчивый пространственный угол наклона под написанный задачей в математике. Свяжем две области в пространстве. Разногласия решебников по поводу того как предел функции набирает свойства односторонних значений в пространстве, не может остаться без внимания усиленных подконтрольных выступлений студентов. Направление в математике предел онлайн занял одну из наименьших оспариваемых позиций по поводу неопределенности в вычислениях этих самых пределов. Выучить наизусть студенту поможет на ранней ступени науки калькулятор пределов онлайн за высотой треугольников равнобедренных и кубов со стороной в три радиуса окружности. Оставим на совести учеников решение пределов в исследовании функционирующей математической ослабляемой системы со стороны плоскости исследования. На теории чисел взгляд студента неоднозначен. Каждому свое мнение присуще. Правильное направление в изучении математики поможет вычислить предел в истинном смысле, как это заведено в ВУЗах продвинутых стран. Котангенс в математике вычисляется как калькулятор пределов и есть отношение двух других элементарных тригонометрических функций, а именно косинуса и синуса от аргумента. В этом заключено решение пополам сегментов. Другой подход навряд ли решит ситуацию в пользу прошлого момента. Можно долго говорить, как предел онлайн подробно решать без осмысления очень сложно и бесполезно, однако такой подход склонен к наращиванию внутренней дисциплины студентов в лучшую сторону.

Методы решения пределов. Неопределённости.
Порядок роста функции. Метод замены

Пример 4

Найти предел

Это более простой пример для самостоятельного решения. В предложенном примере снова неопределённость ( более высокого порядка роста, чем корень ).

Если «икс» стремится к «минус бесконечности»

Призрак «минус бесконечности» уже давно витал в этой статье. Рассмотрим пределы с многочленами, в которых . Принципы и методы решения будут точно такими же, что и в первой части урока, за исключением ряда нюансов.

Рассмотрим 4 фишки, которые потребуются для решения практических заданий:

1) Вычислим предел

Значение предела зависит только от слагаемого , поскольку оно обладает самым высоким порядком роста. Если , то бесконечно большое по модулю отрицательное число в ЧЁТНОЙ степени , в данном случае – в четвёртой, равно «плюс бесконечности»: . Константа («двойка») положительна , поэтому:

2) Вычислим предел

Здесь старшая степень опять чётная , поэтому: . Но перед расположился «минус» (отрицательная константа –1), следовательно:

3) Вычислим предел

Значение предела зависит только от . Как вы помните из школы, «минус» «выскакивает» из-под нечётной степени, поэтому бесконечно большое по модулю отрицательное число в НЕЧЁТНОЙ степени равно «минус бесконечности», в данном случае: .
Константа («четвёрка») положительна , значит:

4) Вычислим предел

Первый парень на деревне снова обладает нечётной степенью, кроме того, за пазухой отрицательная константа, а значит: Таким образом:
.

Пример 5

Найти предел

Используя вышеизложенные пункты, приходим к выводу, что здесь неопределённость . Числитель и знаменатель одного порядка роста, значит, в пределе получится конечное число. Узнаем ответ, отбросив всех мальков:

Решение тривиально:

Пример 6

Найти предел

Это пример для самостоятельного решения. Полное решение и ответ в конце урока.

А сейчас, пожалуй, самый тонкий из случаев:

Пример 7

Найти предел

Рассматривая старшие слагаемые, приходим к выводу, что здесь неопределённость . Числитель более высокого порядка роста, чем знаменатель, поэтому сразу можно сказать, что предел равен бесконечности. Но какой бесконечности, «плюс» или «минус»? Приём тот же – в числителе и знаменателе избавимся от мелочи:

Решаем:

Разделим числитель и знаменатель на

Пример 15

Найти предел

Это пример для самостоятельного решения. Примерный образец чистового оформления в конце урока.

Ещё пара занятных примеров на тему замены переменной:

Пример 16

Найти предел

При подстановке единицы в предел получается неопределённость . Замена переменной уже напрашивается, но сначала преобразуем тангенс по формуле . Действительно, зачем нам тангенс?

Заметьте, что , поэтому . Если не совсем понятно, посмотрите значения синуса в тригонометрической таблице . Таким образом, мы сразу избавляемся от множителя , кроме того, получаем более привычную неопределённость 0:0. Хорошо бы ещё и предел у нас стремился к нулю.

Проведем замену:

Если , то

Под косинусом у нас находится «икс», который тоже необходимо выразить через «тэ».
Из замены выражаем: .

Завершаем решение:

(1) Проводим подстановку

(2) Раскрываем скобки под косинусом.

(4) Чтобы организовать первый замечательный предел , искусственно домножаем числитель на и обратное число .

Задание для самостоятельного решения:

Пример 17

Найти предел

Полное решение и ответ в конце урока.

Это были несложные задачи в своём классе, на практике всё бывает хуже, и, помимо формул приведения , приходится использовать самые разные тригонометрические формулы , а также прочие ухищрения. В статье Сложные пределы я разобрал пару настоящих примеров =)

В канун праздника окончательно проясним ситуацию ещё с одной распространённой неопределённостью:

Устранение неопределённости «единица в степени бесконечность»

Данную неопределённость «обслуживает» второй замечательный предел , и во второй части того урока мы очень подробно рассмотрели стандартные примеры решений, которые в большинстве случаев встречаются на практике. Сейчас картина с экспонентами будет завершена, кроме того, заключительные задания урока будут посвящены пределам-«обманкам», в которых КАЖЕТСЯ, что необходимо применить 2-й замечательный предел, хотя это вовсе не так.

Недостаток двух рабочих формул 2-го замечательного предела состоит в том, что аргумент должен стремиться к «плюс бесконечности» либо к нулю. Но что делать, если аргумент стремится к другому числу?

На помощь приходит универсальная формула (которая на самом деле является следствием второго замечательного предела):

Неопределённость можно устранить по формуле:

Где-то вроде уже пояснял, что обозначают квадратные скобки. Ничего особенного, скобки как скобки. Обычно их используют, чтобы чётче выделить математическую запись.

Выделим существенные моменты формулы:

1) Речь идёт только о неопределённости и никакой другой .

2) Аргумент «икс» может стремиться к произвольному значению (а не только к нулю или ), в частности, к «минус бесконечности» либо к любому конечному числу.

С помощью данной формулы можно решить все примеры урока Замечательные пределы , которые относятся ко 2-му замечательному пределу. Например, вычислим предел :

В данном случае , и по формуле :

Правда, делать так не советую, в традициях всё-таки применять «обычное» оформление решения, если его можно применить. Однако с помощью формулы очень удобно выполнять проверку «классических» примеров на 2-й замечательный предел.

Математика — наука, строящая мир. Как учёный, так и простой человек — никто не сможет обойтись без неё. Сначала маленьких детей учат считать, потом складывать, вычитать, умножать и делить, к средней школе в ход вступают буквенные обозначения, а в старшей без них уже не обойтись.

Но сегодня речь пойдёт о том, на чём строится вся известная математика. О сообществе чисел под названием «пределы последовательностей».

Что такое последовательности и где их предел?

Значение слова «последовательность» трактовать нетрудно. Это такое построение вещей, где кто-то или что-то расположены в определённом порядке или очереди. Например, очередь за билетами в зоопарк — это последовательность. Причём она может быть только одна! Если, к примеру, посмотреть на очередь в магазин — это одна последовательность. А если один человек из этой очереди вдруг уйдёт, то это уже другая очередь, другой порядок.

Слово «предел» также легко трактуется — это конец чего-либо. Однако в математике пределы последовательностей — это такие значения на числовой прямой, к которым стремится последовательность чисел. Почему стремится, а не заканчивается? Всё просто, у числовой прямой нет конца, а большинство последовательностей, как лучи, имеют только начало и выглядят следующим образом:

х 1 , х 2 , х 3 , …х n …

Отсюда определение последовательности — функция натурального аргумента. Более простыми словами — это ряд членов некоторого множества.

Как строится числовая последовательность?

Простейший пример числовой последовательности может выглядеть так: 1, 2, 3, 4, …n…

В большинстве случаев для практических целей последовательности строятся из цифр, причём каждый следующий член ряда, обозначим его Х, имеет своё имя. Например:

х 1 — первый член последовательности;

х 2 — второй член последовательности;

х 3 — третий член;

х n — энный член.

В практических методах последовательность задаётся общей формулой, в которой есть некоторая переменная. Например:

Х n =3n, тогда сам ряд чисел будет выглядеть так:

Стоит не забывать, что при общей записи последовательностей можно использовать любые латинские буквы, а не только Х. Например: y, z, k и т. д.

Арифметическая прогрессия как часть последовательностей

Прежде чем искать пределы последовательностей, целесообразно поглубже окунуться в само понятие подобного числового ряда, с которым все сталкивались, будучи в средних классах. Арифметическая прогрессия — это ряд чисел, в котором разница между соседними членами постоянна.

Задача: «Пусть а 1 =15, а шаг прогрессии числового ряда d=4. Постройте первые 4 члена этого ряда»

Решение: а 1 = 15 (по условию) — первый член прогрессии (числового ряда).

а 2 = 15+4=19 — второй член прогрессии.

а 3 =19+4=23 — третий член.

а 4 =23+4=27 — четвёртый член.

Однако подобным методом трудно добраться до крупных значений, например до а 125. . Специально для таких случаев была выведена удобная для практики формула: а n =a 1 +d(n-1). В данном случае а 125 =15+4(125-1)=511.

Виды последовательностей

Большинство последовательностей бесконечны, это стоит запомнить на всю жизнь. Существует два интересных вида числового ряда. Первый задаётся формулой а n =(-1) n . Математики часто называют эту последовательностей мигалкой. Почему? Проверим её числовой ряд.

1, 1, -1 , 1, -1, 1 и т. д. На подобном примере становится ясно, что числа в последовательностях могут легко повторяться.

Факториальная последовательность. Легко догадаться — в формуле, задающей последовательность, присутствует факториал. Например: а n = (n+1)!

Тогда последовательность будет выглядеть следующим образом:

а 2 = 1х2х3 = 6;

а 3 = 1х2х3х4 =24 и т. д.

Последовательность, заданная арифметической прогрессией, называется бесконечно убывающей, если для всех её членов соблюдается неравенство -1

а 3 = - 1/8 и т. д.

Существует даже последовательность, состоящая из одного и того же числа. Так, а n =6 состоит из бесконечного множества шестёрок.

Определение предела последовательности

Пределы последовательностей давно существуют в математике. Конечно, они заслужили свое собственное грамотное оформление. Итак, время узнать определение пределов последовательностей. Для начала рассмотрим подробно предел для линейной функции:

1. Все пределы обозначаются сокращённо lim.
2. Запись предела состоит из сокращения lim, какой-либо переменной, стремящейся к определённому числу, нулю или бесконечности, а также из самой функции.

Легко понять, что определение предела последовательности может быть сформулировано следующим образом: это некоторое число, к которому бесконечно приближаются все члены последовательности. Простой пример: а x = 4x+1. Тогда сама последовательность будет выглядеть следующим образом.

5, 9, 13, 17, 21…x …

Таким образом, данная последовательность будет бесконечно увеличиваться, а, значит, её предел равен бесконечности при x→∞, и записывать это следует так:

Если же взять похожую последовательность, но х будет стремиться к 1, то получим:

А ряд чисел будет таким: 1.4, 1.8, 4.6, 4.944 и т. д. Каждый раз нужно подставлять число всё больше приближеннее к единице (0.1, 0.2, 0.9, 0.986). Из этого ряда видно, что предел функции — это пять.

Из этой части стоит запомнить, что такое предел числовой последовательности, определение и метод решения простых заданий.

Общее обозначение предела последовательностей

Разобрав предел числовой последовательности, определение его и примеры, можно приступить к более сложной теме. Абсолютно все пределы последовательностей можно сформулировать одной формулой, которую обычно разбирают в первом семестре.

Итак, что же обозначает этот набор букв, модулей и знаков неравенств?

∀ — квантор всеобщности, заменяющий фразы «для всех», «для всего» и т. п.

∃ — квантор существования, в данном случае обозначает, что существует некоторое значение N, принадлежащее множеству натуральных чисел.

Длинная вертикальная палочка, следующая за N, значит, что данное множество N «такое, что». На практике она может означать «такая, что», «такие, что» и т. п.

Для закрепления материала прочитайте формулу вслух.

Неопределённость и определённость предела

Метод нахождения предела последовательностей, который рассматривался выше, пусть и прост в применении, но не так рационален на практике. Попробуйте найти предел для вот такой функции:

Если подставлять различные значения «икс» (с каждым разом увеличивающиеся: 10, 100, 1000 и т. д.), то в числителе получим ∞, но в знаменателе тоже ∞. Получается довольно странная дробь:

Но так ли это на самом деле? Вычислить предел числовой последовательности в данном случае кажется достаточно легко. Можно было бы оставить всё, как есть, ведь ответ готов, и получен он на разумных условиях, однако есть ещё один способ специально для таких случаев.

Для начала найдём старшую степень в числителе дроби — это 1, т. к. х можно представить как х 1 .

Теперь найдём старшую степень в знаменателе. Тоже 1.

Разделим и числитель, и знаменатель на переменную в высшей степени. В данном случае дробь делим на х 1 .

Далее найдём, к какому значению стремится каждое слагаемое, содержащее переменную. В данном случае рассматриваются дроби. При х→∞ значение каждой из дробей стремится к нулю. При оформлении работы в писменном виде стоит сделать такие сноски:

Получается следующее выражение:

Конечно же, дроби, содержащие х, не стали нулями! Но их значение настолько мало, что вполне разрешено не учитывать его при расчётах. На самом же деле х никогда не будет равен 0 в данном случае, ведь на ноль делить нельзя.

Что такое окрестность?

Предположим, в распоряжении профессора сложная последовательность, заданная, очевидно, не менее сложной формулой. Профессор нашёл ответ, но подходит ли он? Ведь все люди ошибаются.

Огюст Коши в своё время придумал отличный способ для доказательства пределов последовательностей. Его способ назвали оперированием окрестностями.

Предположим, что существует некоторая точка а, её окрестность в обе стороны на числовой прямой равна ε («эпсилон»). Поскольку последняя переменная — расстояние, то её значение всегда положительно.

Теперь зададим некоторую последовательность х n и положим, что десятый член последовательности (x 10) входит в окрестность а. Как записать этот факт на математическом языке?

Допустим, х 10 находится правее от точки а, тогда расстояние х 10 -а<ε, однако, если расположить «икс десятое» левее точки а, то расстояние получится отрицательным, а это невозможно, значит, следует занести левую часть неравенства под модуль. Получится |х 10 -а|<ε.

Теперь пора разъяснить на практике ту формулу, о которой говорилось выше. Некоторое число а справедливо называть конечной точкой последовательности, если для любого её предела выполняется неравенство ε>0, причём вся окрестность имеет свой натуральный номер N, такой, что всё члены последовательности с более значительными номерами окажутся внутри последовательности |x n - a|< ε.

С такими знаниями легко осуществить решение пределов последовательности, доказать или опровергнуть готовый ответ.

Теоремы

Теоремы о пределах последовательностей — важная составляющая теории, без которой невозможна практика. Есть всего лишь четыре главных теоремы, запомнив которые, можно в разы облегчить ход решения или доказательства:

1. Единственность предела последовательности. Предел у любой последовательности может быть только один или не быть вовсе. Тот же пример с очередью, у которой может быть только один конец.
2. Если ряд чисел имеет предел, то последовательность этих чисел ограничена.
3. Предел суммы (разности, произведения) последовательностей равен сумме (разности, произведению) их пределов.
4. Предел частного от деления двух последовательностей равен частному пределов тогда и только тогда, когда знаменатель не обращается в ноль.

Доказательство последовательностей

Иногда требуется решить обратную задачу, доказать заданный предел числовой последовательности. Рассмотрим на примере.

Доказать, что предел последовательности, заданной формулой, равен нолю.

По рассмотренному выше правилу, для любой последовательности должно выполняться неравенство |x n - a|<ε. Подставим заданное значение и точку отсчёта. Получим:

Выразим n через «эпсилон», чтобы показать существование некоего номера и доказать наличие предела последовательности.

На этом этапе важно напомнить, что «эпсилон» и «эн» - числа положительные и не равны нулю. Теперь можно продолжать дальнейшие преобразования, используя знания о неравенствах, полученные в средней школе.

Откуда получается, что n > -3 + 1/ε. Поскольку стоит помнить, что речь идёт о натуральных числах, то результат можно округлить, занеся его в квадратные скобки. Таким образом, было доказано, что для любого значения окрестности «эпсилон» точки а=0 нашлось значение такое, что выполняется начальное неравенство. Отсюда можно смело утверждать, что число а есть предел заданной последовательности. Что и требовалось доказать.

Вот таким удобным методом можно доказать предел числовой последовательности, какой бы сложной она на первый взгляд ни была. Главное — не впадать в панику при виде задания.

А может, его нет?

Существование предела последовательности необязательно на практике. Легко можно встретить такие ряды чисел, которые действительно не имеют конца. К примеру, та же «мигалка» x n = (-1) n . очевидно, что последовательность, состоящая всего лишь из двух цифр, циклически повторяющихся, не может иметь предела.

Та же история повторяется с последовательностями, состоящими из одного числа, дробными, имеющими в ходе вычислений неопределённость любого порядка (0/0, ∞/∞, ∞/0 и т. д.). Однако следует помнить, что неверное вычисление тоже имеет место быть. Иногда предел последоватей найти поможет перепроверка собственного решения.

Монотонная последовательность

Выше рассматривались несколько примеров последовательностей, методы их решения, а теперь попробуем взять более определённый случай и назовём его «монотонной последовательностью».

Определение: любую последовательность справедливо называть монотонно возрастающей, если для нее выполняется строгое неравенство x n < x n +1. Также любую последовательность справедливо называть монотонной убывающей, если для неё выполняется неравенство x n > x n +1.

Наряду с этими двумя условиями существуют также подобные нестрогие неравенства. Соответственно, x n ≤ x n +1 (неубывающая последовательность) и x n ≥ x n +1 (невозрастающая последовательность).

Но легче понимать подобное на примерах.

Последовательность, заданная формулой х n = 2+n, образует следующий ряд чисел: 4, 5, 6 и т. д. Это монотонно возрастающая последовательность.

А если взять x n =1/n, то получим ряд: 1/3, ¼, 1/5 и т. д. Это монотонно убывающая последовательность.

Предел сходящейся и ограниченной последовательности

Ограниченная последовательность — последовательность, имеющая предел. Сходящаяся последовательность — ряд чисел, имеющий бесконечно малый предел.

Таким образом, предел ограниченной последовательности — это любое действительное или комплексное число. Помните, что предел может быть только один.

Предел сходящейся последовательности — это величина бесконечно малая (действительная или комплексная). Если начертить диаграмму последовательности, то в определённой точке она будет как бы сходиться, стремиться обратиться в определённую величину. Отсюда и название — сходящаяся последовательность.

Предел монотонной последовательности

Предел у такой последовательности может быть, а может и не быть. Сначала полезно понять, когда он есть, отсюда можно оттолкнуться при доказательстве отсутствия предела.

Среди монотонных последовательностей выделяют сходящуюся и расходящуюся. Сходящаяся — это такая последовательность, которая образована множеством х и имеет в данном множестве действительный или комплексный предел. Расходящаяся — последовательность, не имеющая предела в своём множестве (ни действительного, ни комплексного).

Причём последовательность сходится, если при геометрическом изображении её верхний и нижний пределы сходятся.

Предел сходящейся последовательности во многих случаях может быть равен нулю, так как любая бесконечно малая последовательность имеет известный предел (ноль).

Какую сходящуюся последовательность ни возьми, они все ограничены, однако далеко не все ограниченные последовательности сходятся.

Сумма, разность, произведение двух сходящихся последовательностей - также сходящаяся последовательность. Однако частное может быть также сходящейся, если оно определено!

Различные действия с пределами

Пределы последовательностей — это такая же существенная (в большинстве случаев) величина, как и цифры и числа: 1, 2, 15, 24, 362 и т. д. Получается, что с пределами можно проводить некоторые операции.

Во-первых, как и цифры и числа, пределы любых последовательностей можно складывать и вычитать. Исходя из третьей теоремы о пределах последовательностей, справедливо следующее равенство: предел суммы последовательностей равен сумме их пределов.

Во-вторых, исходя из четвёртой теоремы о пределах последовательностей, справедливо следующее равенство: предел произведения n-ого количества последовательностей равен произведению их пределов. То же справедливо и для деления: предел частного двух последовательностей равен частному их пределов, при условии что предел не равен нулю. Ведь если предел последовательностей будет равен нулю, то получится деление на ноль, что невозможно.

Свойства величин последовательностей

Казалось бы, предел числовой последовательности уже разобран довольно подробно, однако не раз упоминаются такие фразы, как «бесконечно маленькие» и «бесконечно большие» числа. Очевидно, если есть последовательность 1/х, где x→∞, то такая дробь бесконечно малая, а если та же последовательность, но предел стремится к нулю (х→0), то дробь становится бесконечно большой величиной. А у таких величин есть свои особенности. Свойства предела последовательности, имеющей какие угодно малые или большие величины, состоят в следующем:

1. Сумма любого количества сколько угодно малых величин будет также малой величиной.
2. Сумма любого количества больших величин будет бесконечно большой величиной.
3. Произведение сколь угодно малых величин бесконечно мало.
4. Произведение сколько угодно больших чисел — величина бесконечно большая.
5. Если исходная последовательность стремится к бесконечно большому числу, то величина, ей обратная, будет бесконечно малой и стремиться к нулю.

На самом деле вычислить предел последовательности - не такая сложная задача, если знать простой алгоритм. Но пределы последовательностей — тема, требующая максимума внимания и усидчивости. Конечно, достаточно просто уловить суть решения подобных выражений. Начиная с малого, со временем можно достигнуть больших вершин.

Решение задач на нахождение пределов При решении задач на отыскание пределов следует помнить некоторые пределы, чтобы каждый раз не вычислять их заново. Комбинируя эти известные пределы, будем находить при помощи свойств, указанных в § 4, новые пределы. Для удобства приведем наиболее часто встречающиеся пре делы: Пределы 1 lim х - а х а 2 lim 1 = 0 3 lim х- ± со X ± 00 4 lim -L, = оо Х->о\Х\ 5 lim sin*-l X -о X 6 lim f(x) = f(a), если f (x) непрерывна x a Если известно, что функция непрерывна, то вместо нахождения предела вычисляем значение функции. Пример 1. Найти lim (х*-6л:+ 8). Так как много- Х->2 член-функция непрерывная, то lim (х*-6x4- 8) = 2*-6-2 + 8 = 4. х-+2 х*_2х 4-1 Пример 2. Найти lim -г. . Сначала находим пре- Х-+1 х ~гъх дел знаменателя: lim [хг-\-Ъх)= 12 + 5-1 =6; он не равен Х-У1 нулю, значит, можно применить свойство 4 § 4, тогда x™i *" + &* ~~ lim {х2 Ъх) - 12 + 5-1 ""6 1 . Предел знаменателя X X равен нулю, поэтому свойство 4 § 4 применить нельзя. Так как числитель-постоянное число, а знаменатель [х2х)->-0 при х--1, то вся дробь неограниченно возрастает по абсолютной величине, т. е. lim " 1 Х-*- - 1 х* + х Пример 4. Найти lim \-ll*"!"» « Предел знаменателя равен нулю: lim (хг-6лг+ 8) = 2*-6-2 + 8 = 0, поэтому X свойство 4 § 4 неприменимо. Но предел числителя тоже равен нулю: lim (х2 - 5д; + 6) = 22 - 5-2-f 6 = 0. Итак, пре- делы числителя и знаменателя одновременно равны нулю. Однако число 2 является корнем и числителя и знаменателя, поэтому дробь можно сократить на разность х-2 (по теореме Безу). В самом деле, х*-5х + 6 (х-2) (х-3) х-3 х"-6х + 8~ (х-2) (х-4) ~~ х-4 " следовательно, хг--f- 6 г х-3 -1 1 Пример 5. Найти lim хп (п целое, положительное). X со Имеем хп = X* X . . X, п раз Так как каждый множитель неограниченно растет, то и произведение также неограниченно растет, т. е. lim хп=оо. х оо Пример 6. Найти lim хп(п целое, положительное). X -> - СО Имеем хп = х х... х. Так как каждый множитель растет по абсолютной величине, оставаясь отрицательным, то в случае четной степени произведение будет неограниченно расти, оставаясь положительным, т. е. lim *п= + оо (при п четном). *-* -со В случае нечетной степени абсолютная величина произведения растет, но оно остается отрицательным, т. е. lim хп =- оо (при п нечетном). п -- 00 Пример 7. Найти lim . х х-*- со * Если т>пу то можно написать: m = n + kt где k>0. Поэтому хт Ь lim -=- = lim -=-= lim x . уП Yn х -х> А х ю Пришли к примеру 6. Если же ти уТЛ xm I lim lim lim т. X - О х-* ю Л X ->со Здесь числитель остается постоянным, а знаменатель растет по абсолютной величине, поэтому lim -ь = 0. Х-*оо X* Результат этого примера рекомендуется запомнить в следующем виде: Степенная функция растет тем быстрее, чем больше показатель степени. $хв_Зхг + 7 Пример 8. Найти lim g L -г-=.В этом примере х-*® «J* "Г ЬХ -ох-о и числитель и знаменатель неограниченно возрастают. Разделим и числитель и знаменатель на старшую степень х, т. е. на хв, тогда 3 7_ Пример 9. Найти lira . Совершая преобразова- * г ^ ния, получим lira . . ^ = lim X СО + 3 7 3 Так как lim -5 = 0, lim -, = 0, то предел знаменателя раде-*® Х X-+-CD Х вен нулю, в то время как предел числителя равен 1. Следовательно, вся дробь неограниченно возрастает, т. е. t. 7х hm Х-+ ю Пример 10. Найти lim Вычислим предел S знаменателя, помня, что cos*-функция непрерывная: lira (2 +cos x) = 2 + cosy =2. Тогда х->- S lim (l-fsin*) Пример 15. Найдем lim *<*-e>2 и lim е"(Х"а)\ Поло- Х-+ ± со X ± СО жим (л: - a)2 = z; так как (л;-а)2 всегда неотрицательно и неограниченно растет вместе с х, то при х- ±оо новое переменное z-*ос. Поэтому получаем цт £<*-«)* = X -> ± 00 s=lim ег = оо (см. замечание к §5). г -*■ со Аналогично lim е~(Х-а)2 = lim e~z=Q, так как х ± оо г м - (х- а)г неограниченно убывает при х->±оо (см. замечание к §