- •Лекційно-практичний курс
- •З математичного аналізу.
- •Частина 1. Вступ до аналізу.
- •Передмова
- •Довести
- •Елементи теорії множин. Лекція №1 Відношення. Функції.
- •1. Множини, дії над множинами, добуток.
- •2. Відношення. Функції. Приклади.
- •3. Образ, прообраз. Композиція
- •Практичне заняття № 1
- •Лекція №2. Відношення порядку. Множина дійсних чисел. Точна верхня (нижня) границя.
- •1. Відношення порядку. Верхня границя. Приклади.
- •2. Зростаючі функції.
- •3. Дійсні числа. Теорема про точну верхню границю.
- •Практичне заняття № 2 Тема: Відношення, функції. Дії над функціями
- •Лекція №3. Властивості дійсних чисел. Принцип Архімеда.
- •1. Класи чисел
- •2. Принцип Архімеда. Наслідки.
- •Практичне заняття №3 Тема: Відношення порядку. Впорядковані множини. Точна верхня і точна нижня грані. Дійсні числа.
- •Практичне заняття № 4 Тема: Верхня та нижня грані множини. Точна нижня та верхня грані.
- •Практичне заняття №5 Тема: Дійсні числа. Формули скороченого множення. Основні нерівності.
- •Практичне заняття №6 Тема: Принцип математичної індукції.
- •Лекція №4. Кардинальні числа.
- •1. Означення кардинального числа (потужності множини).
- •2. Теорема про множину як завгодно великої потужності.
- •3. Зчисленні множини.
- •Лекція №5. Множини потужності континуум, та їх властивості.
- •1. Потужність континуума.
- •2. Властивості потужності континуум.
- •Практичне заняття № 7 Тема: Еквівалентні множини. Зчислені множини. Множини потужності континуум.
- •Елементи топології. Лекція №6. Метричні, нормовані простори. Відкриті, замкнені множини.
- •1. Метричні простори. Приклади. Шар. Сфера.
- •3. Відкриті, замкнені множини. Замикання.
- •Лекція №7. Неперервні функції. Гомеоморфізми.
- •1. Означення неперервної функції та її властивості
- •2. Гомеоморфізми.
- •Лекція №8. Топологічні простори. Еквівалентні метрики і топології.
- •1. Еквівалентні метрики і норми,
- •2. Топологічні простори.
- •Практичне заняття № 8 Тема: Елементи топології
- •Послідовності. Лекція №9. Границя послідовності та її властивості
- •Лекція №10 Послідовності в r1 та в Rn
- •1. Властивості пов’язані з діями над послідовностями дійсних чисел.
- •2. Теорема Вєйєрштрасса про монотонну послідовність. Число е.
- •3. Лема про три границі. Граничні переходи у нерівностях.
- •4. Топологічні добутки. Послідовності в Rn.
- •Практичне заняття №9 Тема: Границя послідовності.
- •Практичне заняття №10 Тема: Обчислення границі послідовності. Число е.
- •Лекція №11 Границя функції. Означення по Коші і Гейне. Чудові границі.
- •1. Границя функції. Означення по Гейне і Коші.
- •2. Чудові границі:
- •Практичне заняття №11 Тема: Границя функції
- •Практичне заняття №12 Тема: 1а, 2а чудові границі.
- •Практичне заняття №13 Тема: Неперервні функції. Точки розриву функції та їх класифікація.
- •Компактні та зв’язні простори. Властивості неперервних функцій на компактних та зв’язних просторах. Лекція № 13 Компактні простори. Компактні множини в r1 і Rn
- •1. Означення компактних просторів. Приклади.
- •2. Властивості і ознаки компактності.
- •3. Теорема Больцано-Вєйерштрасса.
- •Практичне заняття №14 Тема: Компактні простори
- •Лекція № 14 Властивості неперервних функцій на компактних просторах.
- •1. Теореми Вєйерштрасса. Їх трактування в r1 і Rn.
- •2. Рівномірна неперервність. Теорема Кантора.
- •Лекція № 15 Зв'язні простори. Теорема Больцано-Коші в r1. Існування і неперервність оберненої функції для строго монотонної неперервної функції.
- •1. Означення. Неперервні відображення зв'язаних просторів.
- •2. Теорема про обернену функцію
- •Практичне заняття № 15 Тема: Зв’язні множини. Властивості функцій неперервних на відрізку. Рівномірна неперервність.
- •Лекція № 16 Означення та неперервність елементарних функцій.
- •1. Степенева функція.
- •2. Показникова функція.
- •3. Логарифмічна функція.
- •2. Ознаки Коші для границі послідовності і функції в r1. Повнота r1, Rn.
- •Практичне заняття № 16 Тема: Повні простори. Ознака Коші. Теорема про нерухому точку.
- •Завдання для самостійної роботи
- •Лекція №18. Початкові відомості про ряди. Числові ряди.
- •1. Додатні ряди.
- •2. Знакозмінні ряди.
- •3. Абсолютно збіжні ряди.
- •Практичне заняття № 17 Тема: Числові ряди, їх збіжність.
- •Література
Практичне заняття №10 Тема: Обчислення границі послідовності. Число е.
Необхідні відомості: 1. Властивості границі суми, добутку та ділення.
2. Число е.
3. Границя в прямому добутку метричних просторів.
Задачі
1. Знайти границю:
1.1.
;
.
1.2.
![]()
1.3.
;
;
![]()
1.4.
![]()
1.5.
(звернути добуток)
1.6.
![]()
2. Знайти границі, використовуючи число е:
2.1.
;![]()
2.2.
.
3. Знайти границі послідовностей
3.1.
![]()
3.2.
![]()
Завдання для самостійної роботи:
Довести:
1.
![]()
2.
![]()
3.
![]()
4.
![]()
5.
![]()
6.

7.
![]()
8.
![]()
9.
![]()
10.
![]()
11.
,
n
– арифметична прогресія з різницею
d
0.
12.
![]()
n>0,
n
– арифметична прогресія.
13.
![]()
14.
![]()
15. При яких а
послідовність
- n має границю? Чому вона дорівнює?
16.
![]()
17.
![]()
18.
![]()
19.
![]()
20.
![]()
21. Нехай
.
Знайти![]()
22.
![]()
23.
![]()
24.

25.

Лекція №11 Границя функції. Означення по Коші і Гейне. Чудові границі.
1. Границя функції. Означення по Гейне і Коші.
Нехай
: Х
F, де
X, F - топологічні
простори, а
і
точка х0
- гранична для А.
Означення 1
(топологічне).
Точка у0
є F - границя
функції
(
)
при
![]()
![]()
0
по множині А,
якщо для
будь-якого околу V
точки у0
в F існує окіл
U точки
0
в X такий,
що
![]()
. Позначаємо:
у0=![]()
Приклад.
1. Якщо Х=R, A=N,
0=+
,
(n)=
n,
то у0=
- границя послідовності
2.
(
)
- для будь-якого
0
і А![]()
Нехай X - метризований простір, тоді означення 1 буде еквівалентне означенню границі функції по Гейне.
Означення 2.
Точка у0
F
-границя
функції
(
)
при![]()
![]()
0
по множині А
(
0
- гранична
точка А), якщо
для будь-якої послідовності {
n}:
n
о,
n
А,
маємо
в F.
Доведемо еквівалентність означень.
Означення 2
випливає з означення 1 (навіть якщо X
просто
топологічний простір). Дійсно, нехай
означення 1 виконується. Якщо
,
то для U з означення 1
,
тобто
![]()
Доведемо, що
означення 1 випливає з означення 2.
Нехай виконується означення 2.
Припустимо, що означення 1 не
виконується, тобто
.
Візьмемо
за U шари
,
тоді
(перетин не порожній, так як точка х0
гранична для А). Одержали суперечність:
хn
х0
, хn
А
,
(xn)
,яка і доводить
твердження.
Розглянемо
ситуацію, коли X
і F
- метричні
простори з метриками
і
відповідно. Означення 1 у цьому випадку
прийме вигляд:
Означення (по
Коші) . Точка
у0
Fназивається
границею
(
)
при![]()
![]()
0
по А, якщо
таке що
для якого виконується умова
виконується нерівність
.
Означення по Коші та по Гейне еквівалентні (у зв’язку з вище доведеним).
Приклад.
1. E=F=R
![]()
,
означає, що
таке що
,
для якого виконується умова
,
виконується нерівність
.
Означення.
0
називається
границею функції
(
)
при![]()
![]()
0
з права по А,
якщо
![]()
такого що
виконується нерівність
.
Позначимо

Означення.
0
називається
границею функції
(
)
при![]()
![]()
0
зліва по А,
якщо
![]()
такого що
виконується нерівність
.
Позначимо

З означень границі та границь справа та зліва випливає, що границя існує тоді і тільки тоді, коли існують границі з права та зліва, що рівні між собою.
Крім того, множину А, нижче, не будемо вказувати, якщо вона є зрозумілою з контексту або співпадає з областю визначення функції.
2. Довести
![]()
Знайдемо
для яких буде виконуватися нерівність
(для довільного
).
Припустимо, що
,
тоді
або
і
.
Отже
.
Якщо
,
то
.
Візьмемо
,
тоді якщо
,
отже означення виконується, що і треба
було довести.
3. Функція
не має границі при
.
Дійсно якщо розглянути послідовності
,
то обидві послідовності збігаються до
0, однак
отже означення Гейне не виконується.
4. ![]()
![]()
![]()
,![]()
![]()
Число y0![]()
- границя
по множині
,
якщо![]()
,
такого, що
виконується
.
Зазначимо, що
границя не залежить від того по якому
шляху рухається
до граничної точки
0.
5. Нехай Е=R2,
a F=
з відповідними метриками
![]()

Розглянемо границю
при (
,
)
(0,0).
При
=0
і має границю 0 при (0,
)
(0,0).
При
=0
і має границю 0 при (
,0)
(0,0).
При
=![]()
і має границю
при (
,
)
(0,0).
Тобто в залежності
від того по якому шляху точка (
,
)
прямує до (0,0) отримуємо різні значення
границі. Отже
не має границі при (
,
)
(0,0).
