- •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
1. Додатні ряди.
Означення.
Ряд
називається додатнім, якщо
.
Теорема. Для того, щоб додатній ряд був збіжним необхідно і достатньо, щоб послідовність частинних сум була обмежена зверху.
Доведення
теореми випливає з теореми про границю
монотонної послідовності та того, що
- зростаюча.
Теорема порівняння.
Нехай
,
додатні ряди. Якщо
,
то із збіжності
ряду
слідує
збіжність ряду
а із
розбіжності ряду
слідує
розбіжність ряду
.
Доведення.
Позначимо
,
а
.
За умовою теореми
,
.
Якщо ряд
збігається, то за попередньою теоремою
- обмежена зверху, тоді і послідовність
- обмежена зверху (за нерівністю) отже,
ряд
- збігається.
Нехай
ряд
- розбігається, тоді
не обмежена зверху, тоді
теж не обмежена зверху і ряд
розбіжний.
Ознака Д’аламбера.
Нехай
-
додатний ряд
і
,
то ряд збіжний, а якщо
,
торяд
розбіжний.
Доведення. За
умовою
.
Ряд
- збіжний (
)
отже і
- збіжний.
Якщо
,
то послідовність
зростаюча і
,
то
,
отже ряд
- розбігається.
Наслідок.
Нехай
-
додатний ряд і існує
.
Якщо q< 1 - ряд збіжний;
q>1 – ряд розбіжний.
Довести самостійно.
Ознака Коші.
Нехай
-
додатний ряд
і
,
то ряд збіжний, а якщо
,
торяд
розбіжний.
Доведення аналогічне доведенню ознаки Д’аламбера.
Наслідок.
Нехай
-
додатний ряд і існує
.
Якщо q< 1 - ряд збіжний;
q>1 – ряд розбіжний.
2. Знакозмінні ряди.
Означення.
Ряд виду
- знакозмінний ряд.
Ознака Лейбніца.
Для того,
щоб знакозмінний ряд був збіжним
достатньо щоб: 1.
;
2.
.
Доведення.
,
оскільки
,
то
,
отже
-
зростаюча послідовність. Крім того,
- обмежена зверху.
Таким
чином за теоремою про монотонну
послідовність
має границю, яку позначимо
.
Оскільки
,
то
має границю
,
оскільки послідовності
відповідно збігаються до
і 0. Отже послідовність
має границю
(оскільки дві її підпослідовності з
парними та непарними номерами збігаються
до однієї границі).
Наприклад. Ряд
– збіжний.
3. Абсолютно збіжні ряди.
Означення.
Ряд
називається
абсолютно збіжним, якщо збіжний ряд
.
Теорема. Якщо ряд збіжний абсолютно, то він збіжний в звичайному смислі.
Доведення. Доведення
випливає з ознаки Коші, оскільки
виконується
,
та ознака Коші для ряду
.
Означення. Якщо ряд збіжний, але не збіжний абсолютно, то він називається умовно збіжним.
Наприклад.
– умовно збіжний.
Самостійно розглянути переставну властивість збіжних рядів і добуток за Коші абсолютно збіжних рядів.
Практичне заняття № 17 Тема: Числові ряди, їх збіжність.
Основні відомості. Визначення числового ряду і його суми. Признак збіжності Коші і Д’аламбера. Необхідна умова збіжності. Теореми порівняння позитивних рядів. Гармонійний ряд. Ряд складений із членів спадної геометричної прогресії. Признак Лейбніца. Абсолютна збіжність.
Задачі. 1. Записати загальний член ряду та знайти суму.
1.1.
![]()
1.2.
![]()
1.3.
![]()
2. Дослідити збіжність рядів за допомогою критерію Коші або необхідної умови збіжності.
2.1.
![]()
2.2.
![]()
3. Дослідити збіжність рядів за допомогою теореми порівняння.
3.1.
![]()
3.2.
![]()
3.3.
![]()
4. Дослідити збіжність рядів за допомогою признаків Коші і Д’аламбера.
4.1.
4.2.![]()
4.3.
4.4.![]()
5. Довести:
5.1.
5.2.![]()
6. Дослідити на умовну та абсолютну збіжність.
6.1.
6.2.![]()
6.3.
![]()
Задачі для самостійного розв’язання.
Знайти суму ряду
1.
2.
3.
4.![]()
5.
6.
7.![]()
8.
9.
10.
,
де
- арифметична прогресія.
Дослідити збіжність рядів за допомогою критерію Коші, необхідної умови або означення.
11.
12.
13.
14.![]()
Дослідити збіжність рядів за допомогою теореми порівняння.
15.
16.
17.
18.![]()
19.
20.
21.
22.![]()
Дослідити збіжність.
23.
. 24.
25.
26.![]()
27.
28.
29.
30.
31.![]()
32.
33.
34.
35.![]()
36.
37.![]()
38.
39.![]()
Довести
40.
41.
42.![]()
43.
,
де
- арифметична прогресія.
44.
- збігається абсолютно. Довести, що
- збігається абсолютно.
45.
,
–
збігаються. Довести, що
- збігається абсолютно.
