- •Последовательности и их пределы
- •Подпоследовательности и частичные пределы
- •Критерий сходимости последовательности.
- •Предел функции и его свойства
- •Классификация бесконечно больших и бесконечно малых функций
- •Равномерная непрерывность функции
- •Раскрытие неопределённостей (правила Лоппиталя)
- •Исследование функций
- •Выпуклость в точке перегиба
Выпуклость в точке перегиба
Пусть на определена функция и график этой функции в каждой точке имеет касательную, не параллельную оси Oy. Говорят, что график выпукл вниз, если всюду на график лежит не ниже любой своей касательной, проведённой на сегменте .
Д
остаточное
условие выпуклости: Пусть
на отрезке
дифференцируема и
.
Тогда на
график
выпукл вниз.
Возьмём
.
Тогда
.
Надо показать, что
для
.
Применим к
формулу Тейлора:
,
где
.
Отсюда
,
следовательно, график
выпукл вниз.
Пусть
и
непрерывна в точке
(
существует в некоторой окрестности
точки
).
Тогда в некоторой окрестности точки
график
выпукл вниз.
Т
.к.
и
существует в некоторой окрестности и
непрерывна в точке
,
т.е.
,
то
при
будет
,
а, значит, на
график выпукл вниз.
Точка называется точкой перегиба для , если в точке у графика имеется касательная и на и на график функции имеет выпуклости разного направления.
Необходимое и достаточное условие
точки перегиба: Пусть на
X
непрерывна и во внутренней точке
у графика
точка перегиба. Тогда
.
Если
,
например,
,
то в некоторой окрестности точки
график выпукл вниз и перегиба нет.
Аналогично
.
I достаточное условие
точки перегиба: Пусть в
точке
у графика
существует касательная и
на
.
Тогда если при переходе через
меняет знак, то точка
– точка перегиба, а если не меняет, то
перегиба нет.
Пусть, например, меняет знак с «+» на «–». Тогда в график выпукл вниз, а в – вверх. Следовательно, точка - точка перегиба.
II достаточное условие
точки перегиба: Пусть в
точке
,
а
.
Тогда точка
– точка перегиба.
Пусть
.
Тогда в точке
возрастает, следовательно,
на
будет
,
а на
будет
,
т.е.
меняет знак с «–» на «+», значит
– точка перегиба.
III достаточное
условие точки перегиба и экстремума:
Пусть в некоторой окрестности
точки
,
,
,
…,
,
а в самой точке
и пусть
,
а
.
Тогда если n
– чётное число, то
– точка перегиба, а если нечётное, то
экстремума.
Пусть n – чётное число. Тогда для
теорема совпадает с предыдущей и можно
считать
.
Т.к.
,
а
,
то
либо возрастает, либо убывает в
окрестности точки
и, следовательно, при переходе через
будет менять знак. Разложим теперь
по формуле Тейлора с центром в точке
:
,
где
.
Т.к. при
будет и
,
а при
и
,
то при переходе через точку
будет менять знак, а, значит, и
будет менять знак, следовательно
– точка перегиба.Пусть теперь n – нечётное число. Тогда
,
где
.
Т.к. при
будет и
,
а при
и
,
то при переходе через точку
будет менять знак, а значит, и
будет менять знак, следовательно
– точка экстремума.
Чтобы прямая
была
наклонной асимптотой для графика
при
,
необходимо и достаточно, чтобы
и
.
Пусть
.
Тогда
,
где
при
.
Тогда
и
.Пусть существуют
и
.
Тогда
.
Обозначив
,
получим, что
при
и
,
т.е.
.
Неопределённый интеграл
Простейшие свойства:
.
.Если
и
,
то
.Если , то
,
где
.Если , то
.
Если
на промежутке X,
а функция
дифференцируема на промежутке T,
и значения
лежат в промежутке X,
то
.
Следует из того, что
.
Интегрирование по частям:
Если
и
дифференцируемы на промежутке X
и у функции
имеется первообразная, то у функции
тоже имеется первообразная, причём
или, короче,
.
Следует из того, что
,
и у обеих слагаемых имеется первообразная.
Интегрирование рациональных функций
Если
,
степень многочлена
меньше степени
и
,
где
– действительные корни уравнения
,
а
– квадратные трёхчлены без действительных
корней, то
,
где
,
и
– числа (неопределённые коэффициенты,
которые можно найти, приведя сумму
справа к общему знаменателю и приравняв
в числителях справа и слева коэффициенты
при одинаковых степенях x).
Дроби вида
называются простыми
дробями.
,
,
,
.
Далее отдельно
и
,
откуда
до тех пор, пока
.
Интегрирование иррациональных выражений
Рациональное выражение
это выражение вида
.
.
Замена:
,
,
,
.
Биномиальные дифференциалы.
,
где n, m
и p – рациональные
числа.
Если p – целое, то пусть
,
а
,
где
и
– целые числа и пусть
(наименьшее общее кратное) и
.
Тогда
,
,
и
.Если p – нецелое, а
– целое, то
,
,
,
,
где
– целое число. После этого
Если p – нецелое и – нецелое, а
– целое, то всё как в предыдущей части,
но последняя замена
.
Подстановки Эйлера.
,
где
.
Если
,
то
.
Тогда
,
,
,
сокращаясь с
.Если
,
то
.
Тогда
,
.Если корни уравнения
– действительные числа, то
,
где
– один из корней. Тогда
.
Тригонометрические интегралы –
универсальная подстановка:
:
,
,
,
,
.
Комплексные числа
Мнимой единицей
называется число i,
главное свойство которого состоит в
том, что
.
Если
,
то a
– действительная часть,
а b
– мнимая.
.
Число
называется сопряжённым
числу z.
Пусть
,
.
Тогда
,
,
,
.
Тригонометрическая форма комплексного числа
,
.
Угол
называют аргументом
комплексного числа
z.
Тогда
– тригонометрическая
форма записи комплексного числа.
Здесь
или
.
.
Умножение: Пусть
,
.
Тогда
.
Замечая, что
для
,
получим, что
.
Деление:
,
.
Формула Муавра (n
– натуральное):
,
.
Если
,
то
.
Вычисление корня: Пусть
,
где n – натуральное.
Тогда
,
т.е.
,
где
.
Точки, представляющие эти числа лежат
в вершинах правильного n-угольника.
.
Пусть
.
Тогда
.
Тогда
(формула Эйлера), а
,
,
.
Показательная форма записи
комплексного числа:
.
