Перейти к содержимому
Topos Uranos

Краткое содержание

Это занятие выводит из определения предела правила, позволяющие вычислять пределы, не отыскивая каждый раз δ\delta. Доказательства упорядочены так, чтобы каждое опиралось на уже полученные: три леммы, доказанные с помощью ε и δ, сводят всякое правило к неравенству, и с их помощью получаются пределы суммы, произведения, обратной величины и частного. Отсюда следуют пределы многочленов и рациональных функций, которые обосновывают непосредственную подстановку; затем пределы корней и степеней с рациональным показателем, а также теорема о пределе композиции, которая обосновывает замену переменной. Занятие завершается тем, о чём правила умалчивают: когда частное не имеет конечного предела и почему правила не действуют в обратную сторону. В задачах раскрываются неопределённости вида 00\frac{0}{0} разложением на множители, избавлением от иррациональности и заменой переменной, а также находятся постоянные, при которых предел существует.

Цели обучения

  1. Доказывать с помощью ε и δ признак оценки и выводить из него пределы суммы, произведения, обратной величины и частного.
  2. Доказывать формулы для пределов многочленов, рациональных функций, корней и степеней с рациональным показателем и применять непосредственную подстановку с соблюдением её условий.
  3. Доказывать теорему о пределе композиции, понимать необходимость её условий и применять её как замену переменной.
  4. Вычислять пределы вида 00\frac{0}{0} разложением на множители, избавлением от иррациональности или заменой переменной и доказывать, когда частное не имеет конечного предела.

План доказательств

На занятии о пределе функции одной действительной переменной с помощью определения было доказано, что lim⁡x→3x2=9\lim_{x \to 3} x^2 = 9, и работа состояла в том, чтобы оценить ∣x2−9∣\abs{x^2 - 9} через кратное ∣x−3∣\abs{x - 3}. Все правила этого занятия имеют ту же форму: чтобы доказать, что функция FF стремится к KK, расстояние ∣F(x)−K∣\abs{F(x) - K} оценивают через кратное расстояний, о которых уже известно, что они становятся малыми. Если это так, то стоит один раз доказать с помощью ε и δ, что такой оценки достаточно; после этого каждое правило сводится к отысканию подходящего неравенства, и ни одно рассуждение с ε и δ не повторяется.

На всём занятии ff и gg есть действительные функции, определённые на одном и том же множестве AA, точка aa есть предельная точка множества AA, и когда говорится, что f(x)f(x) обладает некоторым свойством «вблизи aa», имеется в виду, что существует r>0r > 0, такое что этим свойством обладает каждое xx из AA с 0<∣x−a∣<r0 < \abs{x - a} < r. С предыдущего занятия используются определение, единственность предела, пределы постоянной и тождественной функций, лемма о том, что предел зависит лишь от значений вблизи точки, а также локальная ограниченность и сохранение знака.