- •3. Единственность предела сходящейся последовательности
- •4. Ограниченность сходящейся последовательности.
- •5. Сохранение знака сходящейся последовательности
- •10.Арифметические свойства сходящихся последовательностей.
- •11. Теорема Кантора о вложенных отрезках.
- •12.Теорема Больцано-Вейерштрасса об ограниченных последовательностях.
- •13. Критерий Коши сходимости последовательности.
- •14.Теорема о существовании точных границ числовых множеств.
- •16.Теорема Больцано-Вейерштрасса о существовании предельной точки у ограниченного числового множества.
- •15. Принцип Бореля-Лебега.
- •17. Эквивалентность двух определений предела функции в точке.
- •19.Критерий Коши предела функции в точке.
- •20.Непрерывность сложной функции.
- •21. Теоремы Вейерштрасса для непрерывных функций на отрезке.
- •22. Теорема Больцано-Коши о нулях функции.
- •25. Теорема о существовании обратной функции.
- •26. Теорема о существовании и непрерывности обратной функции.
- •29. Непрерывность дифференцируемой функции.
- •30. Производная и дифференцируемость функции в точке.
- •31. Дифференцируемость функции в точке: правила дифференцирования, дифференцируемость сложной функции.
- •33. Теоремы о среднем: Ферма, Ролля, Лагранжа, Коши.
- •35. Первое правило Лопиталя.
- •36. Теорема Тейлора.
- •37. Достаточные условия экстремума.
17. Эквивалентность двух определений предела функции в точке.
Соответствие
между
элементами множеств
и
называетсяфункцией,
еслилюбомуэлементу
поставлен
в соответствиеединственныйэлемент
(это
записывается следующим образом:
или
).
Определение
предела функции по Гейне.Пусть в каждой точке интервала
,
кроме, быть может, точки
,
определена функция
Число
называетсяпределомфункции
при
стремлении
к
,
если для любой последовательности
такой,
что
последовательность
значений
функции
сходится
к
при
.В
этом случае пишут![]()
Пример.
Пусть![]()

Предел функции
при
не
существует, так как для
значения
функции
,
а для
,
.
Пример.Пусть
Тогда
так
как![]()
Определение
предела функции по Коши.Пусть в каждой точке интервала
,
кроме, быть может, точки
,
определена функция
.
Число
называетсяпределомфункции
при
стремлении
к
,
если для любого
существует
такое,
что для всех
,
удовлетворяющих условию
,
выполняется неравенство
.
Или, на формальном языке,![]()

Теорема.Определения предела функции по Гейне
и по Коши эквивалентны
![]()
Доказательство.
Необходимость.
Докажем от противного. Пусть
по
Гейне, но не по Коши, т. е.![]()
Пусть
.
Тогда найдутся![]()
и
.
Отсюда
,
и посвойству
(Если
для
всех n
и
,то
)
.
Поэтому, по определению Гейне,
,
но по построению последовательность
лежит
вне окрестности
,
что противоречит тому, что
.
Достаточность.Пусть
(по
Коши). Согласно определению Гейне,
возьмем любую последовательность
.
Для доказательства того, что
,
возьмем любое
.
Тогда из определения предела по Коши
найдется соответствующее
.
Для
,
в силу сходимости
,
найдется номер
такой,
что для всех
,
но тогда по определению Коши
,
что доказывает, что
,
т. е.
(по
Гейне).
Пример
5.2.3.Докажем, что по определению Коши
Возьмем произвольное
,
рассмотрим левую часть основного
неравенства в определении Коши![]()
![]()
поэтому
Искомое
.
Здесь
и
Действительно,
пусть для всех
выполняется
,
тогда
,
поэтому![]()
19.Критерий Коши предела функции в точке.
Говорят,
что функция
удовлетворяетусловию
Кошив 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 поусловию
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,![]()
20.Непрерывность сложной функции.
Теорема.Если функция
непрерывна
в точке
,
а функция
непрерывна
в точке
,
где
,
то сложная функция
непрерывна
в точке
.
Доказательство.Пусть
.
Тогда в силу непрерывности в точке
функции
последовательность
сходится к
.
Но тогда, в силу непрерывности уже
функции
в
точке
,последовательность
сходится
к
.
Итак, из определения Гейне следует, что
функция
непрерывна
в точке
.
Замечание.Если считать, что существуют пределы
при
и
при
,
то в теореме доказано, что
Это
равенство можно понимать как правило
замены переменнойпри нахождении
пределов.
Пример.![]()
![]()
