Elementarfunktionen und ihre Graphen.
Die wichtigsten Elementarfunktionen sind: Potenzfunktion, Exponentialfunktion, Logarithmusfunktion, trigonometrische Funktionen und inverse trigonometrische Funktionen sowie ein Polynom und eine rationale Funktion, die das Verhältnis zweier Polynome darstellt.
Zu den Elementarfunktionen zählen auch solche Funktionen, die aus Elementarfunktionen durch Anwendung der vier Grundrechenarten und Bildung einer komplexen Funktion gewonnen werden.
Graphen elementarer Funktionen
Gerade Linie- Graph einer linearen Funktion y = Axt + B. Die Funktion y nimmt für a > 0 monoton zu und für a ab< 0. При b = 0 прямая линия проходит через начало координат т. 0 (y = ax - прямая пропорциональность) | |
Parabel- Graph der quadratischen Trinomialfunktion y = ax 2 + bx + c. Es hat eine vertikale Symmetrieachse. Wenn a > 0, hat es ein Minimum, wenn a< 0 - максимум. Точки пересечения (если они есть) с осью абсцисс - корни соответствующего квадратного уравнения ax 2 + bx +c =0 | |
Hyperbel- Graph der Funktion. Wenn a > O liegt es im I- und III-Viertel, wenn a< 0 - во II и IV. Асимптоты - оси координат. Ось симметрии - прямая у = х(а >0) oder y - - x(a< 0). | |
Exponentialfunktion. Aussteller(Exponentialfunktion zur Basis e) y = e x. (Andere Schreibweise y = exp(x)). Asymptote ist die Abszissenachse. | |
Logarithmische Funktion y = log a x(a > 0) | |
y = sinx. Sinus- periodische Funktion mit Periode T = 2π |
Funktionsgrenze.
Die Funktion y=f(x) hat eine Zahl A als Grenzwert, da x gegen a strebt, wenn es für jede Zahl ε › 0 eine Zahl δ › 0 gibt, so dass | y – A | ‹ ε wenn |x - a| ‹ δ,
oder lim y = A
Kontinuität der Funktion.
Die Funktion y=f(x) ist im Punkt x = a stetig, wenn lim f(x) = f(a), d.h.
Der Grenzwert einer Funktion an einem Punkt x = a ist gleich dem Wert der Funktion an einem bestimmten Punkt.
Die Grenzen von Funktionen finden.
Grundlegende Sätze über die Grenzen von Funktionen.
1. Der Grenzwert eines konstanten Wertes ist gleich diesem konstanten Wert:
2. Der Grenzwert einer algebraischen Summe ist gleich der algebraischen Summe der Grenzwerte dieser Funktionen:
lim (f + g – h) = lim f + lim g – lim h
3. Der Grenzwert des Produkts mehrerer Funktionen ist gleich dem Produkt der Grenzwerte dieser Funktionen:
lim (f * g* h) = lim f * lim g * lim h
4. Der Grenzwert des Quotienten zweier Funktionen ist gleich dem Quotienten der Grenzwerte dieser Funktionen, wenn der Grenzwert des Nenners ungleich 0 ist:
lim------- = ----------
Die erste bemerkenswerte Grenze: lim --------- = 1
Zweite bemerkenswerte Grenze: lim (1 + 1/x) x = e (e = 2, 718281..)
Beispiele zum Finden der Grenzen von Funktionen.
5.1. Beispiel:
Jedes Limit besteht aus drei Teilen:
1) Das bekannte Limit-Symbol.
2) Einträge unter dem Limit-Symbol. Der Eintrag lautet „X tendiert zu eins.“ Meistens ist es x, obwohl es anstelle von „x“ jede andere Variable geben kann. Anstelle von eins kann es absolut jede Zahl geben, sowie unendlich 0 oder .
3) Funktionen unter dem Grenzwertzeichen, in diesem Fall .
Die Aufnahme selbst liest sich so: „Der Grenzwert einer Funktion, da x gegen Eins strebt.“
Eine sehr wichtige Frage: Was bedeutet der Ausdruck „x“? strebt zu einem"? Der Ausdruck „x“ strebt zu eins“ ist wie folgt zu verstehen: „x“ nimmt konsequent die Werte an die der Einheit unendlich nahe kommen und praktisch mit ihr zusammenfallen.
Wie löse ich das obige Beispiel? Basierend auf dem oben Gesagten müssen Sie nur eins in die Funktion unter dem Grenzwertzeichen einsetzen:
Also die erste Regel : Wenn ein Grenzwert angegeben ist, fügen Sie zunächst einfach die Zahl in die Funktion ein.
5.2. Beispiel mit Unendlich:
Lassen Sie uns herausfinden, was es ist? Dies ist der Fall, wenn es unbegrenzt zunimmt.
Also: wenn , dann die Funktion tendiert gegen minus unendlich:
Gemäß unserer ersten Regel ersetzen wir anstelle von „X“ die Funktion Unendlich und wir bekommen die Antwort.
5.3. Ein weiteres Beispiel mit Unendlichkeit:
Wieder beginnen wir, bis ins Unendliche zu wachsen, und schauen uns das Verhalten der Funktion an.
Fazit: Die Funktion erhöht sich unbegrenzt
5.4. Eine Reihe von Beispielen:
Versuchen Sie, die folgenden Beispiele selbst mental zu analysieren und die einfachsten Arten von Grenzwerten zu lösen:
, , , , , , , , ,
Was müssen Sie aus dem oben Gesagten beachten und verstehen?
Wenn ein Grenzwert angegeben wird, fügen Sie zunächst einfach die Zahl in die Funktion ein. Gleichzeitig müssen Sie die einfachsten Grenzen verstehen und sofort lösen, wie z , , usw.
6. Grenzen mit Typunsicherheit und eine Methode, sie zu lösen.
Nun betrachten wir die Gruppe der Grenzwerte, wenn die Funktion ein Bruch ist, dessen Zähler und Nenner Polynome enthalten.
6.1. Beispiel:
Grenzwert berechnen
Gemäß unserer Regel versuchen wir, Unendlich in die Funktion einzusetzen. Was bekommen wir oben? Unendlichkeit. Und was passiert unten? Auch Unendlichkeit. Wir haben also die sogenannte Artenunsicherheit. Man könnte denken, dass = 1, und die Antwort ist fertig, aber im allgemeinen Fall ist dies überhaupt nicht der Fall, und Sie müssen eine Lösungstechnik anwenden, die wir jetzt betrachten werden.
Wie kann man Grenzwerte dieser Art lösen?
Zuerst schauen wir uns den Zähler an und ermitteln die höchste Potenz:
Die führende Potenz im Zähler ist zwei.
Nun schauen wir uns den Nenner an und finden ihn auch in der höchsten Potenz:
Der höchste Grad des Nenners ist zwei.
Dann wählen wir die höchste Potenz von Zähler und Nenner: In diesem Beispiel sind sie gleich und gleich zwei.
Die Lösungsmethode lautet also wie folgt: Unsicherheit offenbaren Sie müssen Zähler und Nenner durch dividieren im Oberstufenstudium.
Die Antwort lautet also nicht 1.
Beispiel
Finden Sie die Grenze
Auch hier finden wir im Zähler und Nenner im höchsten Grad:
Maximaler Grad im Zähler: 3
Maximaler Grad im Nenner: 4
Wählen größte Wert, in diesem Fall vier.
Um die Unsicherheit aufzudecken, dividieren wir gemäß unserem Algorithmus den Zähler und den Nenner durch .
Beispiel
Finden Sie die Grenze
Maximaler Grad von „X“ im Zähler: 2
Maximaler Grad von „X“ im Nenner: 1 (kann geschrieben werden als)
Um die Unsicherheit aufzudecken, ist es notwendig, Zähler und Nenner durch zu dividieren. Die endgültige Lösung könnte so aussehen:
Teilen Sie Zähler und Nenner durch
Schauen wir uns einige anschauliche Beispiele an.
Sei x eine numerische Variable, X der Bereich ihrer Änderung. Wenn jeder Zahl x, die zu X gehört, eine bestimmte Zahl y zugeordnet ist, dann sagt man, dass eine Funktion auf der Menge X definiert ist, und schreibt y = f(x).
Der X-Satz ist in diesem Fall eine Ebene, die aus zwei Koordinatenachsen besteht – 0X und 0Y. Stellen wir uns zum Beispiel die Funktion y = x 2 vor. Die Achsen 0X und 0Y bilden X – den Bereich seiner Veränderung. Die Abbildung zeigt deutlich, wie sich die Funktion verhält. In diesem Fall sagen sie, dass die Funktion y = x 2 auf der Menge X definiert ist.
Die Menge Y aller Teilwerte einer Funktion heißt Wertemenge f(x). Mit anderen Worten, die Wertemenge ist das Intervall entlang der 0Y-Achse, in dem die Funktion definiert ist. Die abgebildete Parabel zeigt deutlich, dass f(x) > 0, weil x2 > 0. Daher beträgt der Wertebereich . Wir betrachten viele Werte von 0Y.
Die Menge aller x heißt Definitionsbereich von f(x). Wir betrachten viele Definitionen nach 0X und in unserem Fall beträgt der Bereich akzeptabler Werte [-; +].
Ein Punkt a (a gehört zu oder X) heißt Grenzpunkt der Menge
Es ist an der Zeit zu verstehen, was die Grenze einer Funktion ist.
Das reine b, zu dem die Funktion tendiert, während x zur Zahl a tendiert, wird aufgerufen Grenze der Funktion. Dies ist wie folgt geschrieben:
Zum Beispiel ist f(x) = x 2. Wir müssen herausfinden, wohin die Funktion bei x 2 tendiert (ungleich ist). Zuerst schreiben wir den Grenzwert auf:
Schauen wir uns die Grafik an.
Zeichnen wir eine Linie parallel zur 0Y-Achse durch Punkt 2 auf der 0X-Achse. Es wird unseren Graphen am Punkt (2;4) schneiden. Lassen Sie uns von diesem Punkt aus eine Senkrechte auf die 0Y-Achse fallen und gelangen Sie zu Punkt 4. Das ist es, was unsere Funktion bei x 2 anstrebt. Wenn wir nun den Wert 2 in die Funktion f(x) einsetzen, ist die Antwort dieselbe.
Nun, bevor wir weitermachen Berechnung von Grenzwerten Lassen Sie uns grundlegende Definitionen einführen.
Im 19. Jahrhundert vom französischen Mathematiker Augustin Louis Cauchy eingeführt.
Angenommen, die Funktion f(x) ist in einem bestimmten Intervall definiert, das den Punkt x = A enthält, aber es ist überhaupt nicht notwendig, dass der Wert von f(A) definiert wird.
Dann gilt nach Cauchys Definition: Grenze der Funktion f(x) wird eine bestimmte Zahl B sein, wobei x zu A tendiert, wenn es für jedes C > 0 eine Zahl D > 0 gibt, für die
Diese. Wenn die Funktion f(x) bei x A durch den Grenzwert B begrenzt ist, wird dies in der Form geschrieben
Sequenzbegrenzung eine bestimmte Zahl A heißt, wenn es für jede beliebig kleine positive Zahl B > 0 eine Zahl N gibt, für die alle Werte im Fall n > N die Ungleichung erfüllen
Diese Grenze sieht aus wie .
Eine Folge, die einen Grenzwert hat, nennen wir konvergent; andernfalls nennen wir sie divergent.
Wie Sie bereits bemerkt haben, werden Grenzwerte durch das Lim-Symbol angezeigt, unter dem eine Bedingung für die Variable geschrieben wird und dann die Funktion selbst geschrieben wird. Eine solche Menge wird als „Grenze einer Funktion unter …“ gelesen. Zum Beispiel:
- der Grenzwert der Funktion, da x gegen 1 tendiert.
Der Ausdruck „sich 1 nähernd“ bedeutet, dass x nacheinander Werte annimmt, die sich unendlich nahe der 1 nähern.
Nun wird klar, dass es zur Berechnung dieser Grenze ausreicht, x durch den Wert 1 zu ersetzen:
Neben einem bestimmten Zahlenwert kann x auch gegen Unendlich tendieren. Zum Beispiel:
Der Ausdruck x bedeutet, dass x ständig zunimmt und sich der Unendlichkeit auf unbestimmte Zeit nähert. Wenn man also x durch Unendlich ersetzt, wird klar, dass die Funktion 1-x tendenziell tendiert, jedoch mit dem umgekehrten Vorzeichen:
Auf diese Weise, Berechnung von Grenzwerten kommt es darauf an, seinen spezifischen Wert oder einen bestimmten Bereich zu finden, in den die durch den Grenzwert begrenzte Funktion fällt.
Aus dem oben Gesagten folgt, dass es bei der Berechnung von Grenzwerten wichtig ist, mehrere Regeln zu verwenden:
Verständnis Wesen der Grenze und Grundregeln Grenzwertberechnungen erhalten Sie wichtige Einblicke in die Lösung dieser Probleme. Wenn Ihnen ein Limit Schwierigkeiten bereitet, schreiben Sie es in die Kommentare und wir werden Ihnen auf jeden Fall helfen.
Hinweis: Rechtswissenschaft ist die Rechtswissenschaft, die bei Konflikten und anderen Lebensschwierigkeiten hilft.
Grenzwert einer Funktion im Unendlichen:
|f(x) - a|< ε
при |x| >N
Bestimmung des Cauchy-Limits
Sei die Funktion f (X) ist in einer bestimmten Umgebung des Punktes im Unendlichen definiert, mit |x| > Die Zahl a heißt Grenzwert der Funktion F (X) da x gegen Unendlich strebt (), wenn für irgendeine, wie kleine, positive Zahl ε > 0
, es gibt eine Zahl N ε >K, abhängig von ε, das für alle x, |x| > N ε, die Funktionswerte gehören zur ε-Umgebung des Punktes a:
|f (x) - a|< ε
.
Der Grenzwert einer Funktion im Unendlichen wird wie folgt bezeichnet:
.
Oder bei .
Häufig wird auch die folgende Schreibweise verwendet:
.
Schreiben wir diese Definition mit den logischen Symbolen von Existenz und Universalität:
.
Dies setzt voraus, dass die Werte zum Definitionsbereich der Funktion gehören.
Einseitige Grenzen
Linker Grenzwert einer Funktion im Unendlichen:
|f(x) - a|< ε
при x < -N
Es gibt häufig Fälle, in denen die Funktion nur für positive oder negative Werte der Variablen x definiert ist (genauer gesagt in der Nähe des Punktes oder ). Außerdem können die Grenzen im Unendlichen für positive und negative Werte von x unterschiedliche Werte haben. Dann werden einseitige Grenzwerte verwendet.
Linke Grenze im Unendlichen oder der Grenzwert, da x gegen minus Unendlich tendiert () ist wie folgt definiert:
.
Rechte Grenze im Unendlichen oder der Grenzwert, da x gegen Unendlich strebt ():
.
Einseitige Grenzen im Unendlichen werden oft wie folgt bezeichnet:
;
.
Unendlicher Grenzwert einer Funktion im Unendlichen
Unendlicher Grenzwert einer Funktion im Unendlichen:
|f(x)| > M für |x| >N
Definition der Unendlichkeitsgrenze nach Cauchy
Sei die Funktion f (X) ist in einer bestimmten Umgebung des Punktes im Unendlichen definiert, mit |x| > K, wobei K eine positive Zahl ist. Funktionsgrenze f (X) Da x gegen Unendlich tendiert (), ist es gleich Unendlich, wenn für eine beliebig große Zahl M > 0
, es gibt eine solche Zahl N M >K, abhängig von M, was für alle x, |x| > N M , die Funktionswerte gehören zur Umgebung des Punktes im Unendlichen:
|f (x) | > M.
Die unendliche Grenze, da x gegen Unendlich strebt, wird wie folgt bezeichnet:
.
Oder bei .
Unter Verwendung der logischen Symbole der Existenz und Universalität kann die Definition des unendlichen Grenzwerts einer Funktion wie folgt geschrieben werden:
.
Ebenso werden Definitionen unendlicher Grenzen bestimmter Zeichen gleich und eingeführt:
.
.
Definitionen einseitiger Grenzen im Unendlichen.
Linke Grenzen.
.
.
.
Richtige Grenzen.
.
.
.
Bestimmung des Grenzwertes einer Funktion nach Heine
Sei die Funktion f (X) definiert in einer Umgebung des Punktes x im Unendlichen 0
, wo oder oder .
Die Zahl a (endlich oder im Unendlichen) heißt Grenzwert der Funktion f (X) am Punkt x 0
:
,
wenn für irgendeine Sequenz (xn), konvergierend zu x 0
:
,
deren Elemente zur Nachbarschaft, Folge gehören (f(xn)) konvergiert zu:
.
Wenn wir als Umgebung die Umgebung eines vorzeichenlosen Punktes im Unendlichen nehmen: , dann erhalten wir die Definition des Grenzwerts einer Funktion, wenn x gegen Unendlich strebt, . 0 Nehmen wir eine linksseitige oder rechtsseitige Umgebung des Punktes x im Unendlichen
: oder , dann erhalten wir die Definition des Grenzwerts, wenn x gegen minus Unendlich bzw. plus Unendlich tendiert.
Die Grenzwertdefinitionen von Heine und Cauchy sind äquivalent.
Beispiele
Beispiel 1
.
Verwenden Sie Cauchys Definition, um dies zu zeigen
.
Führen wir die folgende Notation ein:
.
Finden wir den Definitionsbereich der Funktion.
;
.
Da Zähler und Nenner des Bruchs Polynome sind, ist die Funktion für alle x definiert, mit Ausnahme der Punkte, an denen der Nenner verschwindet. Lassen Sie uns diese Punkte finden. Eine quadratische Gleichung lösen. ;
Wurzeln der Gleichung:
Seitdem, dann und.
.
Daher ist die Funktion definiert bei .
.
Wir werden dies später verwenden. -1
:
.
Schreiben wir die Definition des endlichen Grenzwertes einer Funktion im Unendlichen nach Cauchy auf:
Lassen Sie uns den Unterschied transformieren:
;
;
;
.
Teilen Sie Zähler und Nenner durch und multiplizieren Sie mit
.
.
Lassen .
Dann
Also haben wir herausgefunden, dass, wenn ,
Es folgt dem
bei , und .
Da Sie es jederzeit erhöhen können, nehmen wir .
Schreiben wir die Definition des endlichen Grenzwertes einer Funktion im Unendlichen nach Cauchy auf:
Dann für jeden,
1)
;
2)
.
bei .
Es bedeutet das.
Beispiel 2
.
Zeigen Sie anhand der Cauchy-Definition eines Grenzwerts, dass:
;
.
Teilen Sie Zähler und Nenner durch und multiplizieren Sie mit
.
1) Lösung, da x gegen minus Unendlich tendiert
.
Da ist die Funktion für alle x definiert.
.
Schreiben wir die Definition des Grenzwerts einer Funktion gleich minus Unendlich auf:
Lassen . Dann
Geben Sie positive Zahlen ein und:
.
Daraus folgt, dass es für jede positive Zahl M eine Zahl gibt, sodass für ,
.
Es bedeutet das.
.
2) Lösung, da x gegen Unendlich tendiert
Daher ist die Funktion definiert bei .
.
Lassen Sie uns die ursprüngliche Funktion transformieren. Multiplizieren Sie Zähler und Nenner des Bruchs mit und wenden Sie die Quadratdifferenzformel an:
.
Wir haben:
.
Lassen Sie uns den Unterschied transformieren:
;
.
Teilen Sie Zähler und Nenner durch und multiplizieren Sie mit
.
1) Lösung, da x gegen minus Unendlich tendiert
.
Lassen .
Schreiben wir die Definition des rechten Grenzwerts der Funktion auf:
Führen wir die Notation ein: .
.
Multiplizieren Sie Zähler und Nenner mit:
Lassen
Die Grenzwerttheorie ist einer der Zweige der mathematischen Analyse. Die Frage der Lösung von Grenzwerten ist recht umfangreich, da es Dutzende Methoden zur Lösung von Grenzwerten unterschiedlicher Art gibt. Es gibt Dutzende Nuancen und Tricks, mit denen Sie dieses oder jenes Limit lösen können. Dennoch werden wir versuchen, die wichtigsten Arten von Grenzwerten zu verstehen, die in der Praxis am häufigsten vorkommen.
Beginnen wir mit dem eigentlichen Konzept einer Grenze. Doch zunächst ein kurzer geschichtlicher Hintergrund. Im 19. Jahrhundert lebte ein Franzose, Augustin Louis Cauchy, der vielen Matan-Konzepten strenge Definitionen gab und ihre Grundlagen legte. Es muss gesagt werden, dass dieser angesehene Mathematiker in den Albträumen aller Studenten der Fakultäten für Physik und Mathematik war, ist und sein wird, da er eine große Anzahl von Theoremen der mathematischen Analyse bewiesen hat und ein Theorem tödlicher ist als der andere. Diesbezüglich werden wir noch nicht darauf eingehen Bestimmung des Cauchy-Limits, aber versuchen wir, zwei Dinge zu tun:
1. Verstehen Sie, was eine Grenze ist.
2. Lernen Sie, die wichtigsten Arten von Limits zu lösen.
Ich entschuldige mich für einige unwissenschaftliche Erklärungen. Wichtig ist, dass der Stoff auch für eine Teekanne verständlich ist, was eigentlich die Aufgabe des Projekts ist.
Was ist also die Grenze?
Und nur ein Beispiel dafür, warum man zur struppigen Oma gehen sollte ...
Jedes Limit besteht aus drei Teilen:
1) Das bekannte Limit-Symbol.
2) Einträge unter dem Limit-Symbol, in diesem Fall . Der Eintrag lautet „X tendiert zu eins.“ Am häufigsten - genau, obwohl es in der Praxis anstelle von „X“ andere Variablen gibt. In praktischen Aufgaben kann die Stelle von Eins eine absolut beliebige Zahl sein, ebenso wie die Unendlichkeit ().
3) Funktionen unter dem Grenzwertzeichen, in diesem Fall .
Die Aufnahme selbst liest sich so: „Der Grenzwert einer Funktion, da x gegen Eins strebt.“
Schauen wir uns die nächste wichtige Frage an: Was bedeutet der Ausdruck „x“? strebt zu einem"? Und was bedeutet „streben“ überhaupt?
Der Begriff einer Grenze ist sozusagen ein Begriff, dynamisch. Lassen Sie uns eine Sequenz erstellen: zuerst , dann , , …, , ….
Das heißt, der Ausdruck „x strebt zu eins“ ist wie folgt zu verstehen: „x“ nimmt konsequent die Werte an die der Einheit unendlich nahe kommen und praktisch mit ihr zusammenfallen.
Wie löse ich das obige Beispiel? Basierend auf dem oben Gesagten müssen Sie nur eins in die Funktion unter dem Grenzwertzeichen einsetzen:
Also die erste Regel: Wenn ein Grenzwert angegeben wird, versuchen wir zunächst einfach, die Zahl in die Funktion einzufügen.
Wir haben die einfachsten Grenzwerte betrachtet, aber diese kommen auch in der Praxis vor, und das gar nicht so selten!
Beispiel mit Unendlich:
Lassen Sie uns herausfinden, was es ist? Dies ist der Fall, wenn es unbegrenzt zunimmt, also: zuerst, dann, dann, dann und so weiter bis ins Unendliche.
Was passiert zu diesem Zeitpunkt mit der Funktion?
, , , …
Also: wenn, dann tendiert die Funktion gegen minus Unendlich:
Grob gesagt setzen wir gemäß unserer ersten Regel anstelle von „X“ Unendlich in die Funktion ein und erhalten die Antwort.
Ein weiteres Beispiel mit Unendlichkeit:
Wieder beginnen wir mit der Erhöhung ins Unendliche und schauen uns das Verhalten der Funktion an:
Fazit: Wenn die Funktion unbegrenzt wächst:
Und noch eine Reihe von Beispielen:
Versuchen Sie bitte, Folgendes mental für sich zu analysieren und erinnern Sie sich an die einfachsten Arten von Grenzwerten:
, , , , , , , , ,
Wenn Sie Zweifel haben, können Sie einen Taschenrechner in die Hand nehmen und ein wenig üben.
Versuchen Sie in diesem Fall, die Reihenfolge , , zu konstruieren. Wenn, dann , , .
! Notiz: Streng genommen ist dieser Ansatz zur Konstruktion von Folgen mehrerer Zahlen falsch, aber zum Verständnis der einfachsten Beispiele ist er durchaus geeignet.
Achten Sie auch auf Folgendes. Auch wenn ein Limit mit einer großen Zahl an der Spitze oder sogar mit einer Million: angegeben wird, dann ist es egal , denn früher oder später wird „X“ so gigantische Werte annehmen, dass eine Million im Vergleich dazu eine echte Mikrobe sein wird.
Was müssen Sie aus dem oben Gesagten beachten und verstehen?
1) Wenn ein Grenzwert gegeben ist, versuchen wir zunächst einfach, die Zahl in die Funktion einzusetzen.
2) Sie müssen die einfachsten Grenzen verstehen und sofort lösen, wie z , , usw.
Darüber hinaus hat die Grenze eine sehr gute geometrische Bedeutung. Für ein besseres Verständnis der Thematik empfehle ich Ihnen die Lektüre des Lehrmaterials Graphen und Eigenschaften elementarer Funktionen. Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie nicht nur endgültig verstehen, was ein Grenzwert ist, sondern auch interessante Fälle kennen lernen, in denen der Grenzwert einer Funktion im Allgemeinen gilt existiert nicht!
In der Praxis gibt es leider nur wenige Geschenke. Und deshalb gehen wir dazu über, komplexere Grenzen zu betrachten. Zu diesem Thema gibt es übrigens Intensivkurs im PDF-Format, was besonders nützlich ist, wenn Sie SEHR wenig Zeit für die Vorbereitung haben. Aber die Materialien der Website sind natürlich nicht schlechter:
Nun betrachten wir die Gruppe der Grenzwerte, wenn die Funktion ein Bruch ist, dessen Zähler und Nenner Polynome enthalten
Beispiel:
Grenzwert berechnen
Gemäß unserer Regel werden wir versuchen, Unendlich in die Funktion einzusetzen. Was bekommen wir oben? Unendlichkeit. Und was passiert unten? Auch Unendlichkeit. Wir haben also die sogenannte Artenunsicherheit. Man könnte meinen, dass die Antwort fertig ist, aber im allgemeinen Fall ist dies überhaupt nicht der Fall, und es ist notwendig, eine Lösungstechnik anzuwenden, die wir nun betrachten werden.
Wie kann man Grenzwerte dieser Art lösen?
Zuerst schauen wir uns den Zähler an und ermitteln die höchste Potenz:
Die führende Potenz im Zähler ist zwei.
Nun schauen wir uns den Nenner an und finden ihn auch in der höchsten Potenz:
Der höchste Grad des Nenners ist zwei.
Dann wählen wir die höchste Potenz von Zähler und Nenner: In diesem Beispiel sind sie gleich und gleich zwei.
Die Lösungsmethode lautet also wie folgt: Um die Unsicherheit aufzudecken, ist es notwendig, Zähler und Nenner durch die höchste Potenz zu dividieren.
Hier ist sie, die Antwort, und keineswegs die Unendlichkeit.
Was ist bei der Gestaltung einer Entscheidung grundsätzlich wichtig?
Zunächst geben wir etwaige Unsicherheiten an.
Zweitens empfiehlt es sich, die Lösung für Zwischenerklärungen zu unterbrechen. Normalerweise verwende ich das Zeichen, es hat keine mathematische Bedeutung, sondern bedeutet, dass die Lösung für eine Zwischenerklärung unterbrochen wird.
Drittens empfiehlt es sich, im Limit zu markieren, was wohin geht. Wenn die Arbeit von Hand erstellt wird, ist es bequemer, dies auf diese Weise zu tun:
Für Notizen verwenden Sie besser einen einfachen Bleistift.
Natürlich müssen Sie nichts davon tun, aber dann weist der Lehrer vielleicht auf Mängel in der Lösung hin oder stellt zusätzliche Fragen zur Aufgabe. Brauchst du es?
Beispiel 2
Finden Sie die Grenze
Auch hier finden wir im Zähler und Nenner im höchsten Grad:
Maximaler Grad im Zähler: 3
Maximaler Grad im Nenner: 4
Wählen größte Wert, in diesem Fall vier.
Um die Unsicherheit aufzudecken, dividieren wir gemäß unserem Algorithmus den Zähler und den Nenner durch .
Die komplette Aufgabe könnte so aussehen:
Teilen Sie Zähler und Nenner durch
Beispiel 3
Finden Sie die Grenze
Maximaler Grad von „X“ im Zähler: 2
Maximaler Grad von „X“ im Nenner: 1 (kann geschrieben werden als)
Um die Unsicherheit aufzudecken, ist es notwendig, Zähler und Nenner durch zu dividieren. Die endgültige Lösung könnte so aussehen:
Teilen Sie Zähler und Nenner durch
Notation bedeutet nicht Division durch Null (man kann nicht durch Null dividieren), sondern Division durch eine Infinitesimalzahl.
Wenn wir also die Artenunsicherheit aufdecken, könnten wir dazu in der Lage sein letzte Zahl, Null oder Unendlich.
Grenzen mit Unsicherheit über Art und Methode zu ihrer Lösung
Die nächste Gruppe von Grenzwerten ähnelt in gewisser Weise den gerade betrachteten Grenzwerten: Zähler und Nenner enthalten Polynome, aber „x“ strebt nicht mehr gegen Unendlich, sondern gegen endliche Zahl.
Beispiel 4
Limit lösen
Versuchen wir zunächst, -1 in den Bruch einzufügen:
In diesem Fall ergibt sich die sogenannte Unsicherheit.
Allgemeine Regel: Wenn der Zähler und der Nenner Polynome enthalten und die Form unsicher ist, dann offenlegen Sie müssen Zähler und Nenner faktorisieren.
Dazu müssen Sie meist eine quadratische Gleichung lösen und/oder abgekürzte Multiplikationsformeln verwenden. Wenn diese Dinge vergessen wurden, dann besuchen Sie die Seite Mathematische Formeln und Tabellen und lesen Sie das Lehrmaterial Heiße Formeln für den Schulmathematikkurs. Übrigens ist es am besten, es auszudrucken; es wird sehr oft benötigt, und Informationen werden vom Papier besser aufgenommen.
Also, lasst uns unser Limit lösen
Faktorisieren Sie Zähler und Nenner
Um den Zähler zu faktorisieren, müssen Sie die quadratische Gleichung lösen:
Zuerst finden wir die Diskriminante:
Und die Quadratwurzel daraus: .
Wenn die Diskriminante groß ist, zum Beispiel 361, verwenden wir einen Taschenrechner; die Funktion zum Ziehen der Quadratwurzel ist der einfachste Taschenrechner.
! Wenn die Wurzel nicht vollständig extrahiert wird (es wird eine Bruchzahl mit Komma erhalten), ist es sehr wahrscheinlich, dass die Diskriminante falsch berechnet wurde oder sich in der Aufgabe ein Tippfehler eingeschlichen hat.
Als nächstes finden wir die Wurzeln:
Auf diese Weise:
Alle. Der Zähler wird faktorisiert.
Nenner. Der Nenner ist bereits der einfachste Faktor und es gibt keine Möglichkeit, ihn zu vereinfachen.
Offensichtlich kann es wie folgt abgekürzt werden:
Jetzt ersetzen wir -1 in den Ausdruck, der unter dem Grenzzeichen bleibt:
Natürlich wird in einem Test, Test oder einer Prüfung die Lösung nie so detailliert ausgeschrieben. In der finalen Version sollte das Design etwa so aussehen:
Lassen Sie uns den Zähler faktorisieren.
Beispiel 5
Grenzwert berechnen
Zunächst die „fertige“ Version der Lösung
Lassen Sie uns Zähler und Nenner faktorisieren.
Zähler:
Nenner:
,
Was ist in diesem Beispiel wichtig?
Zunächst müssen Sie gut verstehen, wie der Zähler ermittelt wird. Zuerst haben wir 2 aus Klammern genommen und dann die Formel für die Differenz der Quadrate verwendet. Dies ist die Formel, die Sie kennen und sehen müssen.
Empfehlung: Wenn es in einem Limit (fast beliebiger Art) möglich ist, eine Zahl aus Klammern herauszunehmen, dann machen wir das immer.
Darüber hinaus ist es ratsam, solche Zahlen über das Limit-Symbol hinaus zu verschieben. Wofür? Ja, nur damit sie nicht im Weg stehen. Die Hauptsache ist, diese Zahlen später bei der Lösung nicht zu verlieren.
Bitte beachten Sie, dass ich in der letzten Phase der Lösung die beiden aus dem Limit-Symbol herausgenommen habe und dann das Minus.
! Wichtig
Bei der Lösung kommt das Typfragment sehr häufig vor. Reduzieren Sie diesen Bruches ist verboten
. Zuerst müssen Sie das Vorzeichen des Zählers oder Nenners ändern (setzen Sie -1 in Klammern).
, d.h. es erscheint ein Minuszeichen, das bei der Berechnung des Limits berücksichtigt wird und auf das überhaupt nicht verzichtet werden muss.
Im Allgemeinen ist mir aufgefallen, dass man bei der Suche nach Grenzwerten dieser Art meist zwei quadratische Gleichungen lösen muss, das heißt, dass sowohl der Zähler als auch der Nenner quadratische Trinome enthalten.
Methode zur Multiplikation von Zähler und Nenner mit dem konjugierten Ausdruck
Wir berücksichtigen weiterhin die Unsicherheit der Form
Der nächste Grenzwerttyp ähnelt dem vorherigen Typ. Das einzige, was wir zusätzlich zu den Polynomen tun werden, ist das Hinzufügen von Wurzeln.
Beispiel 6
Finden Sie die Grenze
Beginnen wir mit der Entscheidung.
Zuerst versuchen wir, 3 in den Ausdruck unter dem Grenzzeichen einzusetzen
Ich wiederhole es noch einmal: Dies ist das Erste, was Sie für JEDES Limit tun müssen. Diese Aktion wird normalerweise gedanklich oder in Entwurfsform ausgeführt.
Es liegt eine Formunsicherheit vor, die beseitigt werden muss.
Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, enthält unser Zähler die Differenz der Wurzeln. Und in der Mathematik ist es üblich, möglichst Wurzeln zu entfernen. Wofür? Und das Leben ist einfacher ohne sie.