Элементарные функции. Функциональная связь. Понятие функции. Графики основных элементарных функций, страница 3

2.  Область значений -  вся числовая ось

3.  При a>1 функция строго возрастает при 0<a<1 функция строго убывает

Рис. 1.4

г) Тригонометрические функции y=sin(x), y=cos(x) Свойства для функции y=sin(x)

1. Область определения  вся числовая ось

2. Область значений [-1,+1]. Функция ограничена |sin(x)|<1

3. Функция y=sin(x) нечетная функция: sin(-x)= - sin(x)

4. Функция y=sin(x) периодическая с основным периодом 2π sin(x+2π)=sin(x). Для y=cos(x) все то же, только эта функция четная cos(-x)=cos(x)

Рис. 1.5

д) Натуральный логарифм y=ln(x)

Десятичный логарифм  y=lg(x)

Связь:

ln(x)=2,303∙lg(x)

lg(x)=0,4343∙ln(x)

e) Экспоненциальная функция

y=ex обратная функции y=ln(x)  называется экспоненциальной

1.3. Предел функции

Пусть функция f (х) определена в некотором интервале 0 - h; x0 + h), h> 0, за исключением, быть может, точки х0. В этой точке х0 для функции f(х) возможны только следующие случаи: 1) непрерывность, 2) разрыв, 3) функция не определена в точке х0. Однако бывает так, что в двух последних случаях функции f(х) можно приписать в точке х0 такое значение А, что она станет непрерывной в точке х0. Это называется доопределить функцию f(х) по непрерывности в точке x0, а число А называется тогда пределом функции f(х) при x, стремящемся к х0.

Определение 1. Число А называется пределом функции f(х) при х, стремящемся к х0 (х→х0), если функция 

непрерывна в точке х0. Коротко (символически)   это записывают так:

Например, если функция f(х) непрерывна в точке х0, то, взяв A = f(x0), мы получим, что F(x) = f(x), и, следовательно,  для  любой  непрерывной   в  точке  х0 функции справедливо равенство

   и обратно.

Какие наглядные представления полезно связать с пределом функции? Непрерывность функции F(х) в точке х0 означает, что F(х) ≈ F(х0) для всех х, близких к х0, и точность этого равенства можно сделать как угодно большой за счет приближения х к х0. Если это переписать в терминах функции f(х), то получим: равенство   означает, что f(х) ≈ А для всех х ≠ х0 и близких к х0 (при х = х0 функция f(х) может быть не определена, а для х ≠ х0 F(x) = f(x); F(x0) = A) и точность этого равенства можно сделать как угодно большой за счет приближения х к х0.

Теорема 5. Если существуют  и , то

1)

2)    

3)    

4)        , если

Следующие теоремы рассмотрим без доказательства.

Теорема 1. Если существует, а функция f(t) непрерывна в точке t0то

Коротко говорят: знак предела и знак непрерывной функции можно менять местами.

Теорема 2   (замена переменной).   Если существуют   и , а g(x)≠t0 при x≠x0, то выполняется равенство 

Теорема 3 (единственность предела).

При x→х0 функция f (х) не может иметь двух пределов.

Теорема 4  (о промежуточной функции).

Если f(x)≤p(x)≤g(x)  при всех х≠x0   и

                 ,      то   

Теорема 5. Пусть  .  Если f(x)≥0, то А≥0. Если f(x)≤0, то А≤0.

Теорема   6.    (переход к  пределу  в  неравенствах). Если f (x)≤g(x), то

 

(если эти пределы существуют).

Определение 2. Функция  α(х)  называется бесконечно малой при х→x0, если                                             

                   

Бесконечно малые функции обычно обозначают греческими буквами а(х), β(х), . . . или, опуская аргумент, α, β.

Теорема 7. Для равенства     необходимо и  достаточно, чтобы функция α(x) = f(x)-A была  бесконечно малой при х→x0.

1.4. Замечательные пределы:

Первый замечательный предел:  

Для доказательства возьмем сектор ОАС окружности радиуса 1 (Рис. 1.6) с центральным углом, равным x (радиан), 0<x<π/2, и проведем . Тогда площадь треугольников и сектора будут связаны соотношением:

пл. ∆ОАС < пл. сект. ОАС < пл. ∆ОВС

или

Рис. 1.6

Разделив все части этого неравенства на , получим

     или     

Это неравенство, доказанное для любых х из интервала (0; π/2), верно для любого х≠0 из интервала (-  π/2; π/2) в силу четности функций, входящих в это неравенство.

Второй замечательный предел имеет две формы записи:

1)             2)  

Это выражение мы доказывать не будем, доказательство довольно сложное. Предел обозначается буквой е в честь открывшего его петербургского математика Леонарда Эйлера. Это иррациональное число: е=2,718281828459… (обычно в расчетах используют е≈2,7).