Lim x клони към 1 x3. Забележителни граници. Примери за решение
Този онлайн математически калкулатор ще ви помогне, ако имате нужда изчислете границата на функцията. Програма гранични решенияне само дава отговор на проблема, но и води подробно решение с обяснения, т.е. показва напредъка на изчисляването на лимита.
Тази програма може да бъде полезна за ученици от гимназията при подготовка за тестове и изпити, при проверка на знанията преди Единния държавен изпит, за родителите за контрол върху решаването на много задачи по математика и алгебра. Или може би ви е твърде скъпо да наемете преподавател или да купите нови учебници? Или просто искате да направите домашното си по математика или алгебра възможно най-бързо? В този случай можете да използвате и нашите програми с подробно решение.
По този начин можете да провеждате собствено обучение и/или обучението на вашите по-малки братя или сестри, като същевременно се повишава нивото на образование в областта на задачите, които трябва да се решават.
Въведете израз на функцияИзчислете лимит
Установено е, че някои скриптове, необходими за решаването на тази задача, не са заредени и програмата може да не работи.
Може да сте активирали AdBlock.
В този случай го деактивирайте и опреснете страницата.
JavaScript трябва да е активиран, за да се появи решението.
Ето инструкции как да активирате JavaScript във вашия браузър.
Защото Има много хора, които искат да решат проблема, вашата заявка е на опашка.
След няколко секунди решението ще се появи по-долу.
Моля Изчакай сек...
Ако ти забеляза грешка в решението, тогава можете да пишете за това във формата за обратна връзка.
Не забравяй посочете коя задачати решаваш какво въведете в полетата.
Нашите игри, пъзели, емулатори:
Малко теория.
Границата на функцията при x-> x 0
Нека функцията f(x) е дефинирана на някакво множество X и нека точката \(x_0 \in X \) или \(x_0 \notin X \)
Вземете от X поредица от точки, различни от x 0:
x 1 , x 2 , x 3 , ..., x n , ... (1)
сближавайки се до x*. Стойностите на функцията в точките на тази последователност също образуват числова последователност
f(x 1), f(x 2), f(x 3), ..., f(x n), ... (2)
и може да се постави въпросът за съществуването на неговата граница.
Определение. Числото A се нарича граница на функцията f (x) в точка x = x 0 (или в x -> x 0), ако за която и да е последователност (1) от стойности на аргумента x която се сближава до x 0, различно от x 0, съответната последователност (2) от стойности функция се сближава до числото A.
$$ \lim_(x\to x_0)( f(x)) = A $$
Функцията f(x) може да има само една граница в точката x 0. Това следва от факта, че последователността
(f(x n)) има само една граница.
Има и друго определение за границата на функция.
ОпределениеЧислото A се нарича граница на функцията f(x) в точката x = x 0, ако за всяко число \(\varepsilon > 0 \) съществува число \(\delta > 0 \) такова, че за всички \ (x \in X, \; x \neq x_0 \) удовлетворяващо неравенството \(|x-x_0| Използвайки логически символи, това определение може да бъде записано като
\((\forall \varepsilon > 0) (\exists \delta > 0) (\forall x \in X, \; x \neq x_0, \; |x-x_0| Обърнете внимание, че неравенствата \(x \neq x_0 , \; |x-x_0| Първата дефиниция се основава на концепцията за границата на числова последователност, така че често се нарича дефиниция на "език на последователността". Второто определение се нарича "\(\varepsilon - \delta \)" определение.
Тези две дефиниции на границата на функция са еквивалентни и можете да използвате всяко от тях, в зависимост от това кое е по-удобно за решаване на конкретен проблем.
Имайте предвид, че дефиницията на границата на функция "на езика на последователностите" се нарича също дефиницията на границата на функция според Хайне и дефиницията на границата на функция "на езика \(\varepsilon - \delta \)" се нарича още дефиницията на границата на функция според Коши.
Функционална граница при x->x 0 - и при x->x 0 +
По-нататък ще използваме концепциите за едностранни граници на функция, които са дефинирани по следния начин.
ОпределениеЧислото A се нарича дясна (лява) граница на функцията f (x) в точката x 0, ако за която и да е последователност (1), сходяща към x 0, чиито елементи xn са по-големи (по-малки) от x 0 , съответната последователност (2) се доближава до A.
Символично се пише така:
$$ \lim_(x \to x_0+) f(x) = A \; \left(\lim_(x \to x_0-) f(x) = A \right) $$
Може да се даде еквивалентна дефиниция на едностранните граници на функция "на езика \(\varepsilon - \delta \)":
Определениечислото A се нарича дясна (лява) граница на функцията f(x) в точката x 0, ако за всяко \(\varepsilon > 0 \) съществува \(\delta > 0 \) такова, че за всички x удовлетворяващи неравенствата \(x_0 Символични записи:
постоянно число ноНаречен лимит последователности(x n ), ако за произволно малко положително числоε > 0 има число N такова, че всички стойности x n, за които n>N, удовлетворяват неравенството
|x n - a|< ε. (6.1)
Запишете го по следния начин: или x n →а.
Неравенството (6.1) е еквивалентно на двойното неравенство
a-ε< x n < a + ε, (6.2)
което означава, че точките x n, започвайки от някакво число n>N, лежат вътре в интервала (a-ε, a + ε ), т.е. попадат във всяка малкаε - квартал на точката но.
Последователност, която има ограничение, се нарича сближаващи се, в противен случай - разнопосочни.
Концепцията за границата на функция е обобщение на концепцията за границата на последователност, тъй като границата на последователност може да се разглежда като граница на функцията x n = f(n) на целочислен аргумент н.
Нека е дадена функция f(x) и нека а - гранична точкаобластта на дефиниране на тази функция D(f), т.е. такава точка, всяка околия на която съдържа точки от множеството D(f), различни от а. точка аможе или не може да принадлежи на множеството D(f).
Определение 1.Постоянното число А се нарича лимит функции f(x) в x→a if за всяка последователност (x n) от стойности на аргумента, клонящи към но, съответните последователности (f(x n)) имат същата граница A.
Това определение се нарича дефиниране на границата на функция според Хайне,или " на езика на последователностите”.
Определение 2. Постоянното число А се нарича лимит функции f(x) в x→a, ако е дадено произволно произволно малко положително число ε, може да се намери такъв δ>0 (в зависимост от ε), което за всички хлежи вε- квартали на число но, т.е. за худовлетворяване на неравенството
0 <
х-а< ε
, стойностите на функцията f(x) ще лежат вε-околност на числото A, т.е.|f(x)-A|<
ε.
Това определение се нарича дефиниране на границата на функция според Коши,или “на езика ε - δ “.
Определения 1 и 2 са еквивалентни. Ако функцията f(x) като x →а има лимитравно на A, това се записва като
. (6.3)
В случай, че последователността (f(x n)) се увеличава (или намалява) за неопределено време за който и да е метод на апроксимация хдо твоя лимит но, тогава ще кажем, че функцията f(x) има безкрайна граница,и го напишете като:
Извиква се променлива (т.е. последователност или функция), чиято граница е нула безкрайно малък.
Извиква се променлива, чиято граница е равна на безкрайност безкрайно голям.
За да намерите границата на практика, използвайте следните теореми.
Теорема 1 . Ако всяка граница съществува
(6.4)
(6.5)
(6.6)
Коментирайте. Изрази като 0/0, ∞/∞, ∞-∞ , 0*∞ , - са несигурни, например съотношението на две безкрайно малки или безкрайно големи количества и намирането на лимит от този вид се нарича „разкриване на несигурността“.
Теорема 2. (6.7)
тези. възможно е да се премине до границата в основата на степента при постоянен експонент, по-специално, ;
(6.8)
(6.9)
Теорема 3.
(6.10)
(6.11)
където д » 2.7 е основата на естествения логаритъм. Формулите (6.10) и (6.11) се наричат първи чудесен лимити втората забележителна граница.
Следствията от формула (6.11) също се използват на практика:
(6.12)
(6.13)
(6.14)
по-специално границата
Ако x → a и в същото време x > a, след което напишете x→a + 0. Ако по-специално a = 0, тогава вместо символа 0+0 се пише +0. По същия начин, ако x→a и в същото време x а-0. Числа и са наречени съответно. дясна границаИ лява граница функции f(x) в точката но. За да съществува границата на функцията f(x) като x→а е необходимо и достатъчно за
. Извиква се функцията f(x). непрекъснато в точката x 0, ако е ограничение
. (6.15)
Условие (6.15) може да бъде пренаписано като:
,
т. е. преминаването до границата под знака на функция е възможно, ако тя е непрекъсната в дадена точка.
Ако равенството (6.15) е нарушено, тогава казваме това в x = xo функция f(x) То има празнина.Да разгледаме функцията y = 1/x. Домейнът на тази функция е множеството Р, с изключение на x = 0. Точката x = 0 е гранична точка на множеството D(f), тъй като в която и да е от неговите квартали, т.е. всеки отворен интервал, съдържащ точка 0, съдържа точки от D(f), но самият той не принадлежи на това множество. Стойността f(x o)= f(0) не е дефинирана, така че функцията има прекъсване в точката x o = 0.
Извиква се функцията f(x). непрекъснато вдясно в точка x o ако е ограничение
,
И непрекъснато вляво в точка x o ако е ограничение
Непрекъснатост на функция в точка х ое еквивалентна на неговата непрекъснатост в тази точка както отдясно, така и отляво.
За да бъде функция непрекъсната в точка х о, например, вдясно, е необходимо, първо, да има краен предел , и второ, тази граница да е равна на f(x o). Следователно, ако поне едно от тези две условия не е изпълнено, тогава функцията ще има пропуск.
1. Ако границата съществува и не е равна на f(x o), тогава те казват това функция f(x) в точката xo има прекъсване от първи вид,или скок.
2. Ако границата е+∞ или -∞ или не съществува, тогава казваме, че в точках о функцията има прекъсване втори вид.
Например, функцията y = ctg x в x→ +0 има граница, равна на +∞, следователно, в точката x=0 има прекъсване от втори вид. Функция y = E(x) (цяла част от х) в точки с цели абциси има прекъсвания от първи вид или скокове.
Извиква се функция, която е непрекъсната във всяка точка от интервала непрекъснатов . Непрекъснатата функция е представена с плътна крива.
Много проблеми, свързани с непрекъснатия растеж на някои количества, водят до втората забележителна граница. Такива задачи например включват: нарастване на приноса според закона за сложната лихва, нарастване на населението на страната, разпадане на радиоактивно вещество, размножаване на бактерии и др.
Обмисли пример на Я. И. Перелман, което дава интерпретацията на числото дв проблема със сложната лихва. номер дима лимит . В спестовните банки лихвените пари се добавят към основния капитал ежегодно. Ако връзката се прави по-често, тогава капиталът расте по-бързо, тъй като голяма сума участва във формирането на лихва. Нека вземем чисто теоретичен, силно опростен пример. Нека банката сложи 100 ден. единици в размер на 100% годишно. Ако лихвоносните пари се добавят към основния капитал едва след една година, тогава до този момент 100 ден. единици ще се превърне в 200 ден. Сега да видим в какво ще се превърнат 100 ден. единици, ако парите за лихви се добавят към основния капитал на всеки шест месеца. След половин година 100 ден. единици нарастват до 100×
1,5 \u003d 150 и след още шест месеца - на 150×
1,5 \u003d 225 (ден. единици). Ако присъединяването се извършва на всяка 1/3 от годината, то след година 100 ден. единици се превръщат в 100× (1 +1/3) 3 » 237 (ден. единици). Ще увеличим срока за добавяне на пари за лихви на 0,1 година, 0,01 година, 0,001 година и т.н. След това от 100 ден. единици година по-късно:
100 × (1 +1/10) 10 » 259 (ден. единици),
100 × (1+1/100) 100 » 270 (ден. единици),
100 × (1+1/1000) 1000 » 271 (ден. единици).
При неограничено намаляване на условията на присъединителна лихва, натрупаният капитал не нараства безкрайно, а се доближава до определен лимит, равен на приблизително 271. Капиталът, поставен на 100% годишно, не може да се увеличи повече от 2,71 пъти, дори ако начислените лихви са добавя към капитала всяка секунда, защото лимитът
Пример 3.1.Използвайки дефиницията на границата на числова последователност, докажете, че последователността x n =(n-1)/n има граница, равна на 1.
Решение.Трябва да докажем, че каквото и да еε > 0 вземаме, за него има естествено число N такова, че за всички n N неравенството|xn-1|< ε.
Вземете всяко e > 0. Тъй като ; x n -1 =(n+1)/n - 1= 1/n, тогава за намиране на N е достатъчно да решим неравенството 1/n< д. Следователно n>1/ e и следователно N може да се вземе като цяло число от 1/ e , N = E(1/ e ). Така доказахме, че границата .
Пример 3.2
. Намерете границата на последователност, дадена от общ термин .
Решение.Приложете теоремата за пределната сума и намерете границата на всеки член. За n→ ∞ числителят и знаменателят на всеки член клонят към безкрайност и не можем директно да приложим теоремата за пределната частна. Затова първо трансформираме x n, разделяйки числителя и знаменателя на първия член на n 2, а вторият н. След това, прилагайки теоремата за коефициентния предел и теоремата за предела на сумата, намираме:
.
Пример 3.3. . Да намеря .
Решение.
.
Тук сме използвали теоремата за пределни степени: границата на степента е равна на степента на границата на основата.
Пример 3.4
. Да намеря ( ).
Решение.Невъзможно е да се приложи граничната теорема за разликата, тъй като имаме неопределеност на формата ∞-∞ . Нека трансформираме формулата на общия термин:
.
Пример 3.5 . Дадена е функция f(x)=2 1/x . Докажете, че границата не съществува.
Решение.Използваме дефиниция 1 на границата на функция в термините на последователност. Вземете последователност ( x n ), сходяща до 0, т.е. Нека покажем, че стойността f(x n)= се държи различно за различните последователности. Нека x n = 1/n. Очевидно, тогава границата Да изберем сега като x nпоследователност с общ член x n = -1/n, също стремяща се към нула.
Следователно няма ограничение.
Пример 3.6 . Докажете, че границата не съществува.
Решение.Нека x 1 , x 2 ,..., x n ,... е последователност, за която
. Как се държи последователността (f(x n)) = (sin x n ) за различни x n → ∞
Ако x n \u003d p n, тогава sin x n = sin p n = 0 за всички ни ограничават If
xn=2 p n+ p /2, тогава sin x n = sin(2 p n+ p /2) = sin p /2 = 1 за всички на оттам и границата. Следователно не съществува.
Джаджа за изчисляване на лимити онлайн
В горното поле, вместо sin(x)/x, въведете функцията, чиято граница искате да намерите. В долното поле въведете числото, към което клони x и щракнете върху бутона Изчисление, получете желаното ограничение. И ако щракнете върху Покажи стъпки в горния десен ъгъл на прозореца с резултати, ще получите подробно решение.
Правила за въвеждане на функция: sqrt(x) - квадратен корен, cbrt(x) - кубичен корен, exp(x) - степен, ln(x) - естествен логаритъм, sin(x) - синус, cos(x) - косинус, tan (x) - тангенс, cot(x) - котангенс, arcsin(x) - арксинус, arccos(x) - арккосинус, arctan(x) - арктангенс. Признаци: * умножение, / деление, ^ степенуване, вместо безкрайностБезкрайност. Пример: функцията се въвежда като sqrt(tan(x/2)).
Решение ограничения на онлайн функциите. Намерете граничната стойност на функция или функционална последователност в точка, изчислете ограничаванестойност на функцията в безкрайност. определете сближаването на числови редове и много повече може да се направи благодарение на нашата онлайн услуга -. Ние ви позволяваме бързо и точно да намерите ограничения на функциите онлайн. Вие сами въвеждате променливата на функцията и границата, към която тя се стреми, нашата услуга прави всички изчисления вместо вас, давайки точен и прост отговор. И за намиране на лимита онлайнможете да въведете както числови серии, така и аналитични функции, съдържащи константи в буквален израз. В този случай намерената граница на функцията ще съдържа тези константи като константни аргументи в израза. Нашата услуга решава всякакви сложни проблеми с намирането ограничения онлайн, достатъчно е да посочите функцията и точката, в която е необходимо да се изчисли ограничение на функцията. Компютърни ограничения онлайн, можете да използвате различни методи и правила за решаването им, като същевременно сравнявате резултата с ограничение онлайнна www.site, което ще доведе до успешното изпълнение на задачата – ще избегнете собствените си грешки и печатни грешки. Или можете напълно да ни се доверите и да използвате нашия резултат в работата си, без да харчите допълнителни усилия и време за независими изчисления на лимита на функцията. Разрешаваме въвеждане на гранични стойности като безкрайност. Трябва да въведете общ термин от числовата последователност и www.сайтще изчисли стойността ограничение онлайндо плюс или минус безкрайност.
Една от основните концепции на математическия анализ е ограничение на функциятаИ граница на последователносттав точка и в безкрайност е важно да можете да решавате правилно граници. С нашата услуга няма да е трудно. Взима се решение ограничения онлайнв рамките на секунди отговорът е точен и пълен. Изучаването на смятането започва с преминаване до предела, границисе използват в почти всички раздели на висшата математика, така че е полезно да имате под ръка сървър за ограничения онлайн решениякойто е сайтът.
Лимит на функцията в безкрайност:
|f(x) - a|< ε
при |x| >н
Определение на границата на Коши
Нека функцията f (х)е дефинирано в някаква околност на точка в безкрайност, за |x| > Числото a се нарича граница на функциятае (х)като x клони към безкрайност (), ако за произволно малко положително число ε > 0
, съществува число N ε > К, в зависимост от ε , така че за всички x, |x| > N ε, стойностите на функцията принадлежат на ε квартала на точка a:
|е (x) - a|< ε
.
Границата на функция в безкрайност се обозначава, както следва:
.
Или на .
Често се използва и следната нотация:
.
Пишем това определение, използвайки логическите символи на съществуването и универсалността:
.
Тук се приема, че стойностите принадлежат на обхвата на функцията.
Едностранни граници
Лява граница на функцията в безкрайност:
|f(x) - a|< ε
при x < -N
Често има случаи, когато функцията е дефинирана само за положителни или отрицателни стойности на променливата x (по-точно, в близост до точката или ). Също така, границите в безкрайност за положителни и отрицателни стойности на x могат да имат различни стойности. Тогава се използват едностранни граници.
Лява граница в безкрайностили границата като x клони към минус безкрайност () се дефинира, както следва:
.
Права граница в безкрайносттаили ограничение, тъй като x клони към плюс безкрайност ():
.
Едностранните граници в безкрайността често се записват така:
;
.
Безкрайно ограничение на функцията в безкрайност
Безкрайно ограничение на функцията в безкрайност:
|f(x)| > M за |x| > Н
Дефиниране на безкрайния предел според Коши
Нека функцията f (х)е дефинирано в някаква околност на точка в безкрайност, за |x| > K , където K е положително число. Лимит на функцията f (х)когато x клони към безкрайност (), е равно на безкрайност, ако за произволно голямо число M > 0
, съществува число N M > К, в зависимост от M , така че за всички x, |x| > N M , стойностите на функцията принадлежат към околността на точката в безкрайност:
|е (x) | >М.
Безкрайната граница, тъй като x клони към безкрайност, се обозначава по следния начин:
.
Или на .
Използвайки логическите символи на съществуването и универсалността, дефиницията на безкрайната граница на функция може да бъде записана, както следва:
.
Определенията на безкрайните граници на определени знаци, равни на и се въвеждат по подобен начин:
.
.
Дефиниции на едностранни граници в безкрайността.
Леви граници.
.
.
.
Правилни граници.
.
.
.
Дефиниране на границата на функция според Хайне
Нека функцията f (х)е дефинирана в някаква околност на точката в безкрайността x 0
, къде или или .
Числото a (крайно или безкрайно) се нарича граница на функцията f (х)в точка х 0
:
,
ако за някаква последователност ( x n ), сближаващо се към x 0
:
,
чиито елементи принадлежат на квартала , последователността (f(xn))се сближава с :
.
Ако вземем околността на беззнакова точка в безкрайност като околност: , тогава получаваме дефиницията на границата на функцията, тъй като x клони към безкрайност, . Ако вземем лявата или дясната околност на точката в безкрайността x 0 : или , тогава получаваме дефиницията на границата, тъй като x клони съответно към минус безкрайност и плюс безкрайност.
Определенията на Хайне и Коши за границата са еквивалентни.
Примери
Пример 1
Използвайки дефиницията на Коши, покажете това
.
Нека въведем обозначението:
.
Намерете домейна на функцията. Тъй като числителят и знаменателят на дроб са полиноми, функцията е дефинирана за всички x с изключение на точките, където знаменателят изчезва. Нека намерим тези точки. Решаваме квадратно уравнение. ;
.
Корени на уравнение:
;
.
Тъй като , тогава и .
Следователно функцията е дефинирана за . Това ще използваме в бъдеще.
Изписваме дефиницията на крайния предел на функция в безкрайност според Коши:
.
Нека трансформираме разликата:
.
Разделете числителя и знаменателя на и умножете по -1
:
.
Нека бъде .
Тогава
;
;
;
.
И така, открихме, че при,
.
.
Оттук следва, че
в , и .
Тъй като винаги е възможно да се увеличи, ние вземаме . Тогава за всяко,
в .
Означава, че .
Пример 2
Нека бъде .
Използвайки дефиницията на границата на Коши, покажете, че:
1)
;
2)
.
1) Решение за x, стремящо се към минус безкрайност
Тъй като , тогава функцията е дефинирана за всички x .
Нека напишем дефиницията на границата на функцията при равно на минус безкрайност:
.
Нека бъде . Тогава
;
.
И така, открихме, че при,
.
Въвеждаме положителни числа и:
.
От това следва, че за всяко положително число M , има число , така че за ,
.
Означава, че .
2) Решение за x, стремящо се към плюс безкрайност
Нека трансформираме оригиналната функция. Умножете числителя и знаменателя на дроба и приложете формулата за разликата на квадратите:
.
Ние имаме:
.
Нека напишем дефиницията на дясната граница на функцията за:
.
Нека въведем обозначението: .
Нека трансформираме разликата:
.
Умножете числителя и знаменателя по:
.
Нека бъде
.
Тогава
;
.
И така, открихме, че при,
.
Въвеждаме положителни числа и:
.
Оттук следва, че
при и .
Тъй като това важи за всяко положително число, тогава
.
Препратки:
СМ. Николски. Курс по математически анализ. Том 1. Москва, 1983.