- •Вопросы 1й семестр 1 курс
- •Высказывания. Дизъюнкция. Конъюнция, импликация. Типы теорем. Доказать дизъюнктивную форму импликации. Доказать принцип контрапозиции.
- •1. 3.1. Высказывания
- •Понятие вектора. Линейная зависимость и линейная независимость векторов. Доказать теоремы о линейной зависимости.
- •Вектор (Гиббс) – математический объект, характеризуемый скалярной величиной, направлением и геометрическим характером сложения.
- •Доказать существование и единственность разложения по базису на плоскости и в пространстве.
- •Доказательство:
- •Скалярное произведение. Доказать его свойства.
- •Дистрибутивность: .
- •Векторное произведение. Доказать его свойства.
- •Свойства векторного произведения:
- •Антикоммутативность: .
- •Дистрибутивность:
- •Свойства скалярного произведения:
- •Смешанное произведение. Доказать критерий компланарности векторов.
- •Получить уравнение плоскости и прямой в пространстве.
- •Определение эллипса. Доказать его свойства.
- •Свойства эллипса
- •Доказательство:
- •Определение гиперболы. Доказать ее свойства.
- •Свойства гиперболы
- •Определение параболы. Доказать ее свойства.
- •Свойства параболы
- •Повехности второго порядка. Полчить уравнения цилиндрических поверхностей и поверхностей вращения.
- •3. Двуполостной гиперболоид:
- •Цилиндрические поверхности
- •9 . Гиперболический параболоид
- •Алгебраическая, тригонометрическая и показательная формы комплексного числа. Получить формулу Муавра и формулу извлечения корня n-ой степени из комплексного числа.
- •Решение:
- •Основная теорема алгебры. Доказать ее следствия.
- •Доказательство:
- •Доказательство леммы:
- •Доказательство:
- •Числовые множества, замкнутость. Показать непрерывность действительной оси. Понятие твг и тнг.
- •Бмп. Доказать свойства бмп.
- •Предел числовой последовательности. Доказать единственность предела последовательности.
- •Последовательности бывают:
- •Бмп (бесконечно малые последовательности);
- •3. Неограниченные;
- •Пример. Последовательность ограничена, но не является бмп.
- •Показать существование предела последовательности Бернулли. Число e.
- •Доказать принципы компактности и полноты.
- •Доказать основные теоремы о пределах.
- •Доказать существование первого замечательного предела.
- •Доказать существование второго замечательного предела.
- •Непрерывность функции. Доказать критерий непрерывности.
- •Сравнение функции в окрестности точки. Доказать формулы эквивалентности.
- •Производная функции (определение. Геометрический и физический смысл). Доказать правила дифференцирования.
- •Доказать теоремы о производной композиции функции, производная обратной функции и производной функции, заданной параметрически.
- •Доказать формулы для производных основных элементарных функций.
- •Дифференциал функции. Геометрический смысл производной и дифференциала.
- •Геометрический смысл дифференциала
- •Дифференциал функции
- •Физический смысл дифференциала
- •Первообразная и неопределенный интеграл. Доказать свойства неопределенного интеграла.
- •Доказать теоремы Лагранжа, Коши и Лопиталя.
- •Доказать формулу Тейлора.
- •Монотонность и экстремумы функции. Доказать необходимое и достаточное условие.
- •Выпуклость функци. Доказать необходимое и дотаточное условие для точки перегиба функции.
- •Конструкция определенного интеграла Римана.
- •Доказать свойства определенного интеграла и формулу Ньютона-Лейбница. Не Формула Ньютона-Лейбница
- •Несобственные интегралы первого рода. Признаки сходимости.
- •Несобственные интегралы второго рода. Признаки сходимости.
Основная теорема алгебры. Доказать ее следствия.
Основная теорема алгебры Теорема Гаусса
Теорема Гаусса
Полином
от комплексного, вообще говоря, переменного
с комплексными, вообще говоря,
коэффициентами имеет, по крайней мере,
один, вообще говоря, комплексный корень.
Следствие 1. Многочлен с, вообще говоря, комплексными коэффициентами от, вообще говоря, комплексного переменного имеет ровно , вообще говоря, комплексных корней, пусть даже совпадающих.
Доказательство:
По
теореме Гаусса существует, по крайней
мере, один корень полинома
.
Пусть число
–
корень
.
Тогда по теореме Безу
.
Применим теорему Гаусса к многочлену
и так далее. Получим
.
Покажем, что
.
Для этого перемножим скобки
и сравним коэффициенты в левой и правой
частях при
.
Получим
требуемое. ■
Следствие
2.
Если
– корень многочлена
с действительными
коэффициентами,
то
также является корнем этого многочлена
той же кратности.
Доказательство:
Для доказательства докажем лемму.
Лемма.
Если
–
комплексные числа, то
,
.
Доказательство леммы:
Пусть
,
.
Рассмотрим
Теперь,
.
▲
Перейдём
к доказательству следствия. Рассмотрим
.
Пусть
–
корень уравнения. Тогда, используя
лемму, получим
.
Так как
– действительные, то
,
что означает,
–
корень уравнения
.
Теперь
покажем, что
имеет ту же кратность, что и
.
Предположим обратное, т.е.
имеет кратность
,
а
кратность
,
.
Пусть
,
тогда
,
где
и
не являются корнями
.
Рассмотрим
.
Заметим, что
по теореме Виета, где
,
– действительные числа, причём
.
Тогда
.
Получим, что многочлен
имеет корень
,
а,
,
по доказанному выше, корнем не является,
противоречит условию. Таким образом,
,
т.е.
и
имеют одинаковую кратность. ■
Следствие
3.
Если
многочлен с действительными коэффициентами,
причём
,
,
то уравнение
имеет, по крайней мере, один действительный
корень.
Доказательство:
Так как комплексно сопряжённые корни имеют одинаковую кратность, а по следствию 1 многочлен имеет ровно , вообще говоря, комплексных корней, то, по крайней мере, одному корню не «хватает» пары. Следовательно, он действителен. ■
Следствие 4.
Любой
многочлен
можно представить в виде
,
где
–
действительные корни кратности
,
а
не имеют действительных корней
(доказать самостоятельно).
Следствие 5.
Пусть
– правильная рациональная дробь. Тогда
если
,
то
Доказательство этого следствия проиллюстрируем на примере.
Пример.
Разложим дробь
на сумму элементов дробей.
Решение:
.
Для
нахождения неизвестных коэффициентов
,
,
приравняем числители:
.
Получим
отсюда:
.
Тогда:
.
Числовые множества, замкнутость. Показать непрерывность действительной оси. Понятие твг и тнг.
Определение 1. Множество называется замкнутым относительно операции, если результат применения этой операции к элементам множества тоже оказывается элементом этого множества.
Примеры.
Натуральные числа
.
Очевидно, что множество натуральных
чисел замкнуто
относительно операций сложения и
умножения
,
но незамкнуто относительно операций
вычитания и деления, т.е. на этом множестве
не всегда решаются уравнения типа
и
.
Множество
целых чисел
замкнуто относительно операций сложения,
умножения и вычитания, но по-прежнему
не замкнуто относительно операции
деления.
Непрерывность числовой оси..)Числовой осью называется прямая с выбранным на ней началом отсчёта, масштабом и направлением.
Теорема 1. Между точками числовой оси и действительными числами существует одно-однозначное соответствие (биекция).
Необходимость.
Покажем, что каждой точке числовой оси
соответствует действительное число.
Для этого отложим масштабный отрезок
единичной длины
раз
так, что точка
будет лежать левее точки
,
а точка
уже правее. Далее отрезок
поделим на
частей и отложим отрезок и
раз так, что точка
будет лежать левее точки
,
а точка
уже правее. Таким образом, на каждом
этапе число
,
… Если эта процедура закончится на
каком-то этапе, мы получим число
(координату точки
на
числовой оси). Если нет, то назовём левую
границу любого интервала «числом
с
недостатком», а правую – «числом
с
избытком», или «приближением числа
с
недостатком или избытком», а само число
будет
бесконечной непериодической (почему?)
десятичной дробью. Можно показать, что
все операции с рациональными приближениями
иррационального числа
определяются однозначно.
Достаточность. Покажем, что любому действительному числу соответствует единственная точка числовой оси.
Определение
2. Если
,
то числовой промежуток
называют сегментом,
если
,
то числовой промежуток
называют интервалом,
если
,
то числовой промежуток
называют полуинтервалом.
О
пределение
3. Если
в сегмент
вложены сегменты
так,
что
,
а
,
то такая система называется СВС (системой
вложенных сегментов).
Определение
4. Говорят,
что
(длина
сегмента
стремится к нулю,
при условии, что
),
если
.
Определение
5. СВС, у
которой
называется ССС (системой стягивающих
сегментов).
Аксиома Кантора-Дедекинда: В любой СВС существует хоть одна точка, принадлежащая всем им сразу.
Так как рациональные приближения числа можно изобразить системой стягивающихся сегментов, то рациональному числу будет соответствовать единственная точка числовой оси, если в системе стягивающих сегментов будет единственная точка, принадлежащая всем им сразу (теорема Кантора). Покажем это от противного.
.
Пусть
и
две такие точки, причём
,
.
Т
ак
как,
,
то
.
Но, с другой стороны,
,
а, т.е. начиная с некоторого номера
,
будет меньше любой константы. Это
противоречие и доказывает требуемое.
■
Таким
образом, мы показали, что числовая ось
непрерывна (не имеет «дырок») и больше
никаких чисел на ней разместить нельзя.
Однако, мы по-прежнему не умеем извлекать
корни из любых действительных чисел (в
частности из отрицательных) и не умеем
решать уравнения типа
.
Точной (наименьшей) верхней гранью (границей), или супре́мумом (лат. supremum — самый высокий) подмножества X упорядоченного множества (или класса) M, называется наименьший элемент M, который равен или больше всех элементов множества X. Другими словами, супремум — это наименьшая из всех верхних граней. Обозначается sup X
Точной (наибольшей) нижней гранью (границей), или и́нфимумом (лат. infimum — самый низкий) подмножества X упорядоченного множества (или класса) M, называется наибольший элемент M, который равен или меньше всех элементов множества X. Другими словами, инфимум — это наибольшая из всех нижних граней. Обозначается inf X.
