- •Тема 1. Вступ. Дійсні числа
- •1. Вступ
- •2. Елементи теорії множин
- •1. Поняття відображення або функції
- •2. Потужність множин
- •3. Зчисленні множини
- •2. Аксіоми порівняння дійсних чисел
- •4. Математична індукція
- •1. Дійсні числа
- •1. Аксіоми додавання і множення
- •2. Деякі властивості дійсних чисел
- •Із означення множини дійсних чисел випливає, що ця множина впорядкована.
- •1. Поняття ізоморфізму
- •2. Інтерпретація множини дійсних чисел
- •3. Найбільш вживані числові множини
- •4. Межі числових множин
- •5. Абсолютна величина числа
- •Абсолютна величина числа позначається символом.
- •Тема 2. Числові послідовності
- •1. Означення числової послідовності
- •1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,…,
- •2. Арифметичні дії над числовими послідовностями Нехай задано послідовності і.
- •2. Обмежені і необмежені числові послідовності
- •4. Нескінченно малі і нескінченно великі послідовності.
- •5. Основні властивості нескінченно малих послідовностей
- •1. Збіжні послідовності
- •2. Властивості збіжних послідовностей
- •3. Невизначені вирази.
- •1. Граничний перехід у нерівностях
- •2. Монотонні послідовності
- •3. Число е
- •4. Теорема про вкладені відрізки.
- •1. Теорема про вкладені відрізки.
- •3. Теорема Больцано-Вейєрштрасса
- •4. Критерій Коші збіжності числової послідовності.
- •1. Поняття метричного простору
- •2. Повні метричні простори.
- •3. Доповнення простору.
- •Тема 3. Границя функції однієї змінної
- •1. Границя функції. Означення границі функції за Гейне й за Коші.
- •2. Односторонні границі
- •3. Границя функції на нескінченності
- •4.Теореми про границі функцій
- •1. Визначні границі
- •2. Нескінченно малі й нескінченно великі функції
- •3. Порівняння нескінченно малих функцій. Еквівалентні нескінченно малі функції.
- •Тема 4. Неперервні та рівномірно неперервні функції
- •1. Неперервність функції в точці
- •2. Операції над неперервними функціями
1. Граничний перехід у нерівностях
Теорема .Якщо елементи збіжної послідовності
,
починаючи з деякого номера
,
задовольняють нерівність
,
то і границя цієї послідовності
задовольняє нерівність
.
Доведення.Нехай, починаючи з деякого номера
,
елементи збіжної послідовності
задовольняють нерівність
і
.
Припустимо, що
.
Оскільки
,
то для
існує номер
такий, що для
виконується нерівність
,
яка рівносильна нерівності
.
Тоді із нерівності
одержуємо:
,
що суперечить умові. Отже,
.
Випадок
доводиться аналогічно.
Наслідок
1.Якщо елементи збіжних послідовностей
і
,
починаючи з деякого номера
,
задовольняють нерівність
,
то
.
Нехай,
починаючи з деякого номера, виконується
нерівність
.
Тоді для таких![]()
.
Отже,
,
а тому
.
Звідси маємо
.
Другий випадок установлюється аналогічно.
Теорема.Нехай члени послідовностей
,
,
,
починаючи з деякого номера, задовольняють
нерівність
і
.
Тоді послідовність
збіжна й
.
Доведення.Задамо довільне число
.
Тоді для заданого
знайдеться такий номер
,
що для
виконуватиметься нерівність
,
тобто
.
Для цього ж
знайдеться такий номер
,
що
для
,
тобто
.
Виберемо
.
Тоді виконуватиметься нерівність
![]()
для всіх
.
Ураховуючи умову теореми, маємо
![]()
або
,
тобто
для всіх
.
Звідси випливає, що
.
2. Монотонні послідовності
Послідовність
називається неспадною ( незростаючою
), якщо виконується нерівність
для усіх
.
Неспадні та незростаючі послідовності називаються монотонними.
Якщо для всіх
членів монотонної послідовності
виконується строга нерівність
,
то послідовність називається зростаючою
(спадною). Зростаючі та спадні послідовності
називаються також строго монотонними.
З означення випливає, що монотонні послідовності обмежені принаймні з однієї сторони: неспадна обмежена знизу, а незростаюча – зверху.
Теорема.Монотонна обмежена послідовність збіжна.
Доведення.Розглянемо випадок неспадної послідовності
.
Отже, нехай
для усіх
виконуються наступні умови:
;існує таке число
,
що
.
Розглянемо числову множину
,
яка складається з усіх елементів
послідовності
.
За умовою ця множина непорожня і обмежена
зверху, а тому має точну верхню межу.
Позначимо
.
Покажемо, що
.
Оскільки
точна верхня межа
елементів послідовності
,
то, згідно з властивістю точної верхньої
межі, для будь-якого
існує номер
такий, що
.
Так як послідовність
неспадна, то при
виконується нерівність
.
З іншого боку, згідно з означенням точної
верхньої межі,
для всіх
.
Таким чином, при
маємо нерівність
,
тобто
при
.
Отже,
.
Для випадку незростаючої послідовності доведення аналогічне.
*** Із теорем 2.5** і 2.8** випливає, що обмеженість монотонної послідовності є необхідною і достатньою умовою її збіжності.
3. Число е
Розглянемо послідовність з загальним
членом
.
Покажемо, що ця послідовність є збіжною.
Для цього спочатку установимо, що вона
зростаюча, а потім – що вона обмежена.
Згідно формули бінома Ньютона

Подамо цей вираз у наступному вигляді
(3)
Так само одержуємо
.
При
виконується нерівність
,
тому
,
тобто послідовність зростаюча.
Оскільки
кожний вираз, який стоїть у дужках у
формулі (3) менший від одиниці і
при
,
то
.
За формулою суми нескінченно спадної геометричної прогресії маємо
.
Отже,
послідовність обмежена. Таким чином,
послідовність із загальним членом
збіжна. За означенням границю цієї
послідовності позначають буквою
,
тобто
.
