Краткое содержание
На этом занятии изучается поведение функции, когда переменная неограниченно возрастает, и оно тщательно отличается от другой ситуации, которая записывается тем же символом: ситуации функции, значения которой неограниченно возрастают. С помощью ε и границы определяется предел при стремлении переменной к бесконечности, и один раз доказывается, что он равносилен одностороннему пределу в точке посредством замены переменной . Отсюда следует, что все теоремы предыдущих занятий верны и на бесконечности, без нового доказательства. С их помощью вычисляются пределы степеней и рациональных функций, и этим доказывается то, что курс «Алгебра и геометрия» принял о горизонтальных и наклонных асимптотах; применяются теорема о двух милиционерах и теорема о монотонных функциях; и устанавливается, когда предел не существует.
Цели обучения
- Отличать предел при стремлении переменной к бесконечности от бесконечного предела и записывать оба по общей схеме вызова и ответного хода.
- Определять с помощью ε и границы предел при стремлении переменной к бесконечности и доказывать его равносильность одностороннему пределу в точке .
- Доказывать пределы степеней и рациональных функций при стремлении переменной к бесконечности и выводить из них горизонтальные и наклонные асимптоты.
- Вычислять пределы на бесконечности с помощью теоремы о двух милиционерах, монотонных функций и замен переменной и доказывать, когда они не существуют.
Два употребления бесконечности
Слово «бесконечность» появляется при изучении пределов в двух разных смыслах, которые полезно разделить с самого начала. В первом неограниченно возрастает переменная, а значения функции приближаются к числу. Во втором неограниченно возрастает функция, а переменная приближается к числу. Поэтому три утверждения, приведённые ниже, различны.
- : переменная неограниченно возрастает, и значения приближаются к числу . Например, приближается к , когда растёт. Это предмет данного занятия.
- : переменная приближается к числу , и значения неограниченно возрастают. Например, неограниченно возрастает, когда приближается к . Это предмет занятия о бесконечных пределах.
- : обе неограниченно возрастают, как . Это тоже изучается на занятии о бесконечных пределах.
Символ не является действительным числом, и две ситуации не симметричны. В первой предел существует и есть число, , к которому применимы единственность, арифметические свойства пределов и все известные теоремы. Во второй функция не имеет предела в смысле занятия о пределе функции одной действительной переменной: запись обозначает не предел, а точный способ его не иметь. Поэтому арифметические свойства пределов, которые относятся к числам, нельзя применять к так, как если бы он был числом.
Обе ситуации, однако, укладываются в одну и ту же схему. Всякое определение предела говорит: на всякий вызов относительно значений существует ответный ход относительно переменной. Меняется лишь то, что значит быть близко к каждому из объектов:
- переменная близка к числу , если , и близка к , если ;
- значение близко к числу , если , и близко к , если .
Определение занятия о пределе сочетает первую форму каждой строки; это занятие сочетает вторую форму первой строки с первой формой второй; занятие о бесконечных пределах сочетает остальные. Первое утверждение этого занятия показывает оба употребления на одной и той же функции.
Загрузка содержимого…