рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Понятие функции одной переменной. Обратная функция. Сложная функция.

Понятие функции одной переменной. Обратная функция. Сложная функция. - раздел Математика, Основы математического анализа   В Основе Описания Окружающих Нас Явлений Средствами Математик...

 

В основе описания окружающих нас явлений средствами математики лежит понятие соответствия между множествами. Оно, как и понятие множества, относится к неопределяемым понятиям. Дадим описание соответствия между множествами. Рассмотрим два множества и . Обратим внимание на то, что число элементов в этих множествах может быть различным и необязательно конечным. Для элемента выделим во множестве элемент и назовем его соответственным для . Для элемента выделим в , например, три элемента , которые будут соответственными для . Для элемента в качестве соответственного возьмем , для элемента выберем соответственными и . Продолжая далее эту процедуру, мы для каждого элемента множества найдем соответственные элементы во множестве . В результате получим соответствие между двумя множествами. Из всевозможных соответствий наиболее важное значение имеют такие, при которых каждому элементу сопоставляется только один элемент множества . Такие соответствия называют функциями.

 

Определение 3.1. Соответствие, при котором каждому элементу сопоставляется единственный элемент , называется функцией одной переменной и обозначается символом . При этом элементы множества называют аргументами, а само множество называют областью определения функции и обозначают символом . Тот элемент , который соответствует элементу , называют образом элемента , или значением функции и обозначают символом , а сам элемент называют прообразом элемента . Множество всех образов элементов множества называют множеством значений функции и обозначают символом .

 

Обратим внимание на то, что множество значений функции является подмножеством множества . Это подмножество может быть несобственным (когда ), но может быть и собственным (когда во множестве существуют элементы, не являющиеся значениями функции ). При описании различных явлений реальной действительности математическими средствами часто используются функции, аргументом которых является время.

Графиком функции с областью определения называют множество точек плоскости с координатами , где пробегает всю область определения .

Основными способами задания функций являются аналитический, графический и табличный. Аналитическим способом называют задание функции формулой вида . Если при этом ничего не говорится об области определения, то ее считают такой, в которой формула имеет смысл. Например, формула задает функцию, областью определения которой являются все действительные значения , кроме , при котором знаменатель дроби обращается в нуль и формула теряет смысл.

Графический способ задания функции состоит в задании функции ее графиком.

Если же функция задана таблицей вида

 

       
       

 

то говорят, что функция задана табличным способом.

Рассмотрим понятие обратной функции. Пусть имеем функцию с областью определения и множеством значений . Другими словами, нам задано соответствие, при котором каждому значению сопоставляется только одно значение . При этом необязательно различные значения должны иметь различные образы. Важно лишь, чтобы для каждого образ был единственный. Однако если любые два различные значения имеют различные образы, то появляется возможность установить обратное соответствие между множествами и так, чтобы каждому значению сопоставлялся единственный , тот самый, для которого рассматриваемый являлся образом функции . Это обратное соответствие называют обратной функцией для функции и обозначают символом . Таким образом, если , то . Очевидно, что если функция с областью определения и множеством значений имеет обратную, то для функции множество будет областью определения, а множество множеством значений.

Не следует думать, что всякая функция имеет обратную. Например, функция обратной не имеет, так как любые два противоположных значения имеют один и тот же образ . Поэтому при обратном соответствии каждому положительному значению придется сопоставлять два (противоположных) значения , а такое соответствие функцией не является. Однако если рассмотреть функцию при , то для нее существует обратная функция .

Рассмотрим теперь три множества . Допустим, что каждому значению функция сопоставляет единственное значение , а каждому значению функция сопоставляет единственное значение . Тогда с помощью функций и каждому значению можно поставить в соответствие единственный элемент множества . Это соответствие называют сложной функцией (или суперпозицией) с областью определения и обозначают символом . Например, если , а , то .

Легко видеть, что можно рассмотреть суперпозицию не только двух, но и трех, четырех и т.д. функций. Так для функций суперпозицией будет функция .

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основы математического анализа

лицей им А М Кузьмина... В С Козадаев...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Понятие функции одной переменной. Обратная функция. Сложная функция.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Правила вывода.
  Среди различных сложных высказываний особое место занимают высказывания, которые являются истинными при любых значениях истинности входящих в них простых высказываний. Такие сложные

Предикаты. Кванторы.
  В математике часто встречаются предложения, содержащие переменную. Например, рассмотрим предложение « ». Это предложение не является высказыванием, поскольку мы не можем сказать, ис

Сечения Дедекинда во множестве рациональных чисел.
  Основой для построения любой теории действительного числа является множество рациональных чисел. Поэтому считаем, что нам дано множество со всеми его свойствами.  

Действительные числа. Полнота множества действительных чисел.
  Определение 2.2. Действительным числом назовем любой из трех видов сечений Дедекинда во множестве рациональных чисел.   Множество

ТЕОРЕМА 2.1. Между двумя неравными действительными числами всегда существует рациональное число.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть и два неравных действительных числа. Положим для определенности, что . По определению 2.5 это означает, что множество рациональных чисел являе

Числовые множества и их границы.
  Числовым множеством будем называть любое множество, элементами которого являются действительные числа. Рассмотрим примеры числовых множеств. 1)Отрезок [a,b

ТЕОРЕМА 2.2. Всякое непустое ограниченное сверху числовое множество имеет точную верхнюю грань.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть - непустое ограниченное сверху множество. Очевидно, что, если в есть наибольшее действительное число, то это число и является точной верхней г

Понятие об арифметических операциях над действительными числами.
  Пусть имеем два действительных числа и . Рассмотрим множество всевозможных сумм рациональных чисел , где – рациональное число из , – рациональное число из , а также множество всевоз

Модуль действительного числа и его свойства.
  Модулем, или абсолютной величиной действительного числа (обозначение ) назовем само число , если оно неотрицательно и число , если отрицательно. Таким образом, . Р

Элементарные функции. Свойства функций.
  Функции , где , называют основными элементарными функциями.   Определение 3.2. Суммой (произведением) функций , , , определенных на од

Числовые последовательности.
  Рассмотрим числовую функцию , областью определения которой является множество натуральных чисел , т.е. соответствие   Такие функции называют функциями натурал

ТЕОРЕМА 3.1. Если последовательность имеет предел, то он единственный.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Предположим противное, что последовательность имеет более одного предела. Возьмем два из них и ( ). Рассмотрим число > 0. Для него из того, что н

ТЕОРЕМА 3.3. Всякая монотонная ограниченная последовательность сходится (имеет предел).
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть для определенности имеем возрастающую и ограниченную последовательность . Так как ограниченность последовательности означает ограниченность мн

ТЕОРЕМА 3.4. Если последовательность сходится к числу , а последовательность сходится к числу и при этом , то .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Предположим противное, что . Рассмотрим число . Для него и . Пусть . Тогда для всех будем иметь: и . Учитывая, что , получаем цепо

ТЕОРЕМА 3.7. Сумма двух бесконечно малых последовательностей является бесконечно малой последовательностью.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть и – бесконечно малые последовательности. Выберем произвольно и для числа найдем , начиная с которого будет выполняться неравенство . Для того

ТЕОРЕМА 3.8. Если является бесконечно малой последовательностью, а – ограниченная последовательность, то есть бесконечно малая последовательность.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Так как – ограниченная последовательность, то . Пусть . Тогда . Выберем произвольно и для числа найдем номер такой, что . Тогда пр

ТЕОРЕМА 3.9. Чтобы последовательность была бесконечно большой, необходимо и достаточно чтобы последовательность , где , была бесконечно малой.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Необходимость. Пусть – бесконечно большая последовательность. Значит . Записав неравенство в виде и, обозначив через , получаем, что при всех . След

ТЕОРЕМА 3.11. Если последовательность сходится к числу ; последовательность сходится к числу , то последовательность сходится к числу .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Покажем сначала, что в условиях теоремы последовательность является ограниченной. По условию . Пусть для определенности . Выберем произволь

Неопределенности. Сравнение бесконечно малых последовательностей.
  Пусть имеем две бесконечно малые последовательности и . Составим новую последовательность и попытаемся найти ее предел. Легко видеть, что мы не можем использовать теорему 3.11, так

Подпоследовательности. Частичные пределы.
  Пусть имеем последовательность , т.е. соответствие   Выберем во множестве , не меняя порядка следования членов, некоторое бесконечное подмножество и рассмотри

ТЕОРЕМА 3.12. Если последовательность сходится к числу , то и любая ее подпоследовательность также сходится и притом к тому же числу .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Сходимость последовательности к числу равносильна условию: . Рассмотрим произвольную подпоследовательность данной последовательнос

Всякая ограниченная последовательность имеет хотя бы один частичный предел.).
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть дана ограниченная последовательность . Значит . Разобьем отрезок пополам и возьмем ту половину, в которой содержится бесконечное число членов

Число e.
  Рассмотрим последовательность . Исследуем ее на сходимость. Используя формулу бинома Ньютона: , где , получим = = . Заметим, что при каждый и

Предел функции.
  Пусть дана функция действительного аргумента , определенная на . Распространим определение предела функции натурального аргумента на функцию действительного аргумента при .

ТЕОРЕМА 3.13. Определения предела функции в точке по Коши и по Гейне эквивалентны.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Требуется доказать два утверждения, что из определения 3.16 следует определение 3.17 и наоборот.   1)Пусть –

ТЕОРЕМА 3.18. Если и , то в некоторой проколотой окрестности точки выполняется неравенство .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть для определенности . Зададим и найдем такое, что при всех , удовлетворяющих условию , выполняется неравенство , или, . Отсюда получаем

Односторонние пределы функции.
  При определении предела функции в точке ничего не говорилось о том, как аргумент приближается к . Он может приближаться к монотонно возрастая, т.е. слева от ; монотонно убывая, т.е.

ТЕОРЕМА 3.26. Если функции и непрерывны в точке , то в этой точке будут непрерывны функции , а при условии будет непрерывна функция .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО следует из теорем 3.23 и 3.24.   Из рассмотренных примеров и теоремы 3.26 вытекают важные следствия.  

ТЕОРЕМА 3.27. .
  х А В

Непрерывность элементарных функций.
  Покажем сначала, что основные элементарные функции непрерывны в любой точке своей области определения.   1)Непрерывность функции была установ

ТЕОРЕМА 3.28. Пусть имеем сложную функцию . Если функция непрерывна в точке , а функция непрерывна в точке , то сложная функция непрерывна в точке .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Зададим произвольно и найдем для него в силу непрерывности функции в точке такое , что при всех , удовлетворяющих неравенству , выполняется условие

ТЕОРЕМА 3.29. (второй замечательный предел).
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Рассмотрим сначала случай, когда . Поскольку нас интересует поведение функции вблизи точки , то можно ограничиться рассмотрением только положительны

ТЕОРЕМА 3.33. Для непрерывности функции в точке , необходимо и достаточно, чтобы была непрерывна слева и справа от .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО теоремы вытекает из теоремы 3.25 и определения односторонней непрерывности функции. Если функция не является непрерывной в точке , то ее наз

ТЕОРЕМА Вейерштрасса. Если функция определена и непрерывна на отрезке , то она ограничена.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Покажем ограниченность сверху функции . Предположим противное, что неограничена сверху. Значит . Для найдем такой, что ; для найдем такой, что и так

ТЕОРЕМА Вейерштрасса. Если функция непрерывна на отрезке , то среди всех ее значений есть наибольшее и наименьшее.
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. По 1 теореме Вейерштрасса непрерывная на функция ограничена. Следовательно, множество значений этой функции имеет точные верхнюю и нижнюю грани. Пус

ТЕОРЕМА Больцано-Коши. Если функция непрерывна на отрезке и на концах его принимает значения разных знаков, то внутри найдется точка такая, что .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть для определенности . Разделим отрезок пополам точкой . Может так случиться, что . a

ТЕОРЕМА Больцано-Коши. Если функция непрерывна на отрезке и , то для любого числа между и найдется точка из такая, что .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Пусть для определенности . Рассмотрим функцию . Она непрерывна на по теореме 3.26 и ; . Следовательно, по 1 теореме Больцано-Коши на найдется точка

Равномерная непрерывность функций.
  Рассмотрим функцию , непрерывную в некоторой точке промежутка . Это значит, что . Заметим, что, вообще говоря, выбираемое зависит не только от , но и от точки . Од

ТЕОРЕМА Кантора. Если функция непрерывна на , то она будет равномерно непрерывна на .
  ДОКАЗАТЕЛЬСТВО. Предположим противное, что непрерывная на отрезке функция не будет равномерно непрерывной на , т.е. . Выберем произвольную бесконе

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги