Односторонние пределы функции
В приложениях математического анализа встречаются так называемые односторонние пределы.
Введем понятия левой и правой окрестностей точки а (а – число).
Определение 1
1) любой интервал , правым концом которого является точка а, называется ее левой окрестностью.
2) любой интервал , левым концом которого является точка а, называется ее правой окрестностью.
Запись означает, что х принимает лишь значения, принадлежащие некоторой левой окрестности точки а, то есть
Запись означает, что х принимает лишь значения, принадлежащие некоторой правой окрестности точки а, то есть
Определение 2
1) Формула , где функция f(x) определена на множестве Х и а – предельная точка этого множества, а А – число, обозначает, что
, такая, что |f(x)-A|<
при
(1)
2) Формула , где функция f(x) определена на множестве Х и а – предельная точка этого множества, а B – число, обозначает, что
, такая, что |f(x)-B|<
при
(2)
Для чисел A и B используется следующая символическая запись A=f(a-0), B=f(a+0)
Определение 3
Под окрестностью символа понимается любой интервал
, и под окрестностью символа
понимается любой интервал
.
Формулы
и
(3) интерпретируются таки образом
и
, где
- произвольно,
и
Пример
Имеем и
Замечание
Для существования предела функции f(x) при (а – число) необходимо и достаточно выполнение равенства f(a-0)=f(a+0).
Бесконечно малые функции
Определение
Функция называется бесконечно малой при
(а – вещественное число или символ
), если
, что
.
Это эквивалентно (2) или
(3).
Аналогично определяется бесконечно малая функция при ,
,
,
.
Замечание
Если (4), то в силу определения предела функции получаем, что f(x)-A – бесконечно малая функция. Таким образом, из (4) получаем представление функции f(x), имеющей предел А при
в виде
(5), где
.
Обратно, если для функции f(x) справедлива формула (5), то число А является пределом функции при . Из формулы (5) вытекает важная лемма о сохранении знака функции.
Лемма
Если , то в некоторой окрестности
знак функции f(x) совпадает со знаком числа А.
Действительно, пусть . Выбирая окрестность
так, чтобы
при
в силу равенства (5) будем иметь
, где
Sgn x=+1, при x>0
Sgn 0=0
Sgn x=-1, при x<0
Замечание Функция в некоторой окрестности
по смыслу определения (1) является бесконечно малой при
.
Бесконечно большие функции
Определение
Функция f(x) называется бесконечно большой при (а – число или символ
при
(1), если для
точки a, что |f(x)|>E при
(2) для всех допустимых значений аргумента х.
Если функция f(x) - бесконечно большая при , то условно пишут
(3)
Пример при
Записи и
соответственно означают
при
и
при
Лемма