- •Билет 3
- •Билет 4
- •Билет 9
- •Билет 10
- •Билет 11
- •Билет 12
- •Билет 13
- •Билет 17 Билет 19
- •14 Билет
- •Билет 15
- •Билет 20
- •Билет 21 Теоремы Вейерштрасса для непрерывных функций на отрезке
- •Билет 22
- •Билет 25
- •Билет 26
- •Билет 29
- •Билет 30
- •1. Производная в точке.
- •2. Дифференцируемость в точке.
- •Билет 31
- •Билет 35
- •Билет 36
- •Билет 37
- •Билет 38
- •Формулы асимптотики
14 Билет
Теорема о границах числовых множеств.
Множество
называется ограниченным сверху, если
существует число
такое,
что для всех
.
Число M называется верхней
границей (мажорантой) множества .
Точной верхней
границей множества
называется
число
такое,
что
(т.е.
одна из верхних границ множества
)
(т.е.
границу
множества
нельзя
уменьшить)
Точная верхняя граница
множества Е обозначается
,
а нижняя
.
Нижняя граница:
.
(т.е.
одна из нижних границ множества ).
(т.е.
границу
множества
нельзя
увеличить).
Теорема.
Если непустое множество действительных чисел ограничено сверху, то существует точная верхняя граница этого множества.
Доказательство(метод Больцано(«поимки льва») — метод деления отрезка пополам):
Пусть
и множество Е ограничено сверху числом
М. Рассмотрим отрезок, заметим , что
правее
нет точек из Е. Разделим отрезок на два
равных отрезка и обозначим
самый правый из них, содержащий хотя
бы одну точку из Е, т.е. правее
нет точек из Е. Так же поступим с
отрезком
и получим отрезок
содержащий
хотя бы одну точку из Е, правее которого
нет точек из Е. Продолжив этот процесс
по индукции, получим последовательность
отрезков
,
длины которых
.
При этом при любом
правее
нет точек из Е. На основании принципа
вложенных отрезков существует
единственная точка
,
лежащая во всех отрезках системы
.
Докажем, что
.
В самом деле, по построению для всех
и для всех
выполняется неравенство
.
Тогда, переходя к пределу в этом
неравенстве при
,
получим (используя то, что
) неравенство
.Возьмем теперь любое
.
Тогда (так как и
)
существует номер
такой, что
лежит левее отрезка
.
При этом в
лежит хотя бы одна точка , т.е. выполняется
неравенство
.
Следовательно
.
Билет 15
Принцип Бореля-Лебега.
Определение. Говорят, что система множеств S = {X} покрывает множество Y , если любой y ∈ Y содержится, по крайней мере, в одном из множеств X, т.е. Y ⊂ ∪X.
Теорема.
В любой системе интервалов, покрывающих отрезок [a, b], имеется конечная подсистема, покрывающая этот отрезок.
Доказательство.
Пусть S = {U} есть система интервалов U,
покрывающих отрезок [a,b] = I1. Если I1 нельзя
покрыть конечным числом интервалов U,
то поделим I1 пополам и выберем из двух
отрезков тот, который не покрывается
конечным числом интервалов U. Обозначим
этот отрезок I2. Продолжая этот процесс,
получим последовательность I1, I2, . . . ,
In, . . . , причем длина отрезка In (обозначим
ее |In|) равна
По
теореме Кантора о вложенных отрезках
существует точка c ∈ In для любого n.
Элемент c принадлежит также интервалу
U = (α, β) из системы S. Пусть теперь ε = min
(c − α, β − c) и |In| < ε. Тогда In ⊂ (α, β). Но
это противоречит тому, что отрезок In
нельзя покрыть системой интервалов
{U}.
Замечание. Из доказательства видно, что принцип Бореля-Лебега вытекает из принципа Кантора о вложенных отрезках. Можно показать, что принцип Кантора является следствием теоремы Принцип Бореля-Лебега. Такие утверждения называются эквивалентными.
Билет 17 Билет 19
Критерий Коши предела функции в точке.
Говорят, что функция
удовлетворяет
условию Коши в точке
,
если она определена в
,
быть может, кроме самой точки
,
и выполнено
:![]()
Теорема.
Для того чтобы
существовал конечный предел
необходимо
и достаточно, чтобы в точке
выполнялось
условие Коши для функции![]()
Доказательство.Необходимость.Легко следует из определения предела
по Коши(![]()
).
Действительно, возьмем любое
,
тогда для
найдется
.Возьмем
любые
,
тогда![]()
![]()
Достаточность.Пусть выполняется
условие Коши (см. выше). Докажем, что
существует
(по
Гейне). Пусть дана любая последовательность![]()
Возьмем
любое
,
по нему найдем
из
условия Коши, тогда существует номер
такой,
что для всех
,
а следовательно, снова по условию Коши,
выполняется неравенство
.
Отсюда
фундаментальна
(см. критерий Коши сходимости
последовательностей), значит,
последовательность
сходится
к некоторому числу
.Остается
доказать, что и для другой последовательности
.
Действительно, по изложенному выше
существует
при
.
Рассмотрев третью последовательность
будем
иметь
.
Следовательно,![]()
