Riepilogo
Questa lezione ottiene limiti che le regole dell’algebra dei limiti non raggiungono, confrontando la funzione con altre il cui limite è noto. Prima si dimostra che i limiti conservano le disuguaglianze non strette; poi il teorema del confronto, che si riduce al criterio di maggiorazione della lezione che precede senza alcun nuovo ragionamento epsilon-delta, e il suo caso più usato: il prodotto di una funzione limitata per una che tende a zero. Con la maggiorazione del seno, dimostrata in Algebra e Geometria II, si prova che il seno e il coseno hanno limite in ogni punto, uguale al loro valore. La disuguaglianza tra seno, arco e tangente dà allora il limite fondamentale , dal quale le regole già note deducono gli altri limiti trigonometrici. I problemi applicano il teorema del confronto, calcolano limiti trigonometrici con cambi di variabile e ottengono il limite di .
Obiettivi di apprendimento
- Dimostrare la permanenza delle disuguaglianze, con la permanenza del segno, e, con il criterio di maggiorazione, il teorema del confronto e il limite del prodotto di una funzione limitata per una che tende a zero.
- Dimostrare che il seno e il coseno hanno limite in ogni punto, uguale al loro valore, e dedurne quello della tangente.
- Dimostrare il limite fondamentale e dedurne i limiti di , , e .
- Calcolare limiti per confronto e limiti trigonometrici, giustificando ogni passo con i teoremi della lezione.
Limiti che le regole non raggiungono
Nella lezione sull’algebra dei limiti, ogni forma è stata risolta trasformando l’espressione fino a semplificare un fattore comune. Il quoziente , quando tende a , non ammette questo trattamento: il seno non è un polinomio, e nessuna scomposizione fa comparire il fattore al numeratore. Né la regola del prodotto decide il limite di in , perché il fattore non ha limite, come si è chiesto di dimostrare nel problema proposto 3 della lezione sul limite di funzioni di una variabile reale.
Ora, in entrambi i casi la funzione resta intrappolata tra altre due più semplici: il valore assoluto di non supera , e il quoziente è, come si vedrà, compreso tra e . Se è così, conviene dimostrare una volta sola che una funzione intrappolata tra due che tendono allo stesso numero tende anch’essa a quel numero. Le dimostrazioni di questa lezione seguono il piano di quella che precede: ogni risultato si riduce a una disuguaglianza, e il criterio di maggiorazione, o lo strumento che se ne è dedotto, fa il resto.
Restano valide le convenzioni della lezione che precede: , e sono funzioni reali definite in uno stesso insieme , il punto è di accumulazione per , e che qualcosa valga «vicino ad » significa che esiste un tale che lo soddisfa ogni di con . Si ricordi lo strumento con cui si è chiusa la sezione dei tre lemmi: se e , ogni funzione che soddisfi vicino ad una maggiorazione come la seguente, con , tende a .
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