Смекни!
smekni.com

Шпаргалки по математическому анализу для 1-го семестра в МАИ

Экзаменационнаяпрограмма

Покурсу математическогоанализа длястудентов групп03-112 - 116.

1. Понятиеn-мерного арифметическогопространстваRn.Метрика. Метрическиепростран­ства.Открытые изамкнутыемножества вRn.

2. Общееопределениефункции. Сложная,неявно и параметрическизаданная функции,об­ратнаяфункция.

3. Пределчисловойпоследовательности.Теорема оединственностипредела числовойпо­следовательности.Ограниченностьсходящейсяпоследовательности.

4. Бесконечномалые и бесконечнобольшие последовательностии их свойства.Свойства пределов,связанные сарифметическимиоперацияминад последовательностями.Пере­ход кпределу внеравенствах.

5. Понятиепредела функции.Односторонниепределы. Теоремао единственностипреЯсла. Теоремаоб ограниченности(на некоторойокрестноститочки а }функции f(х),имею­щей конечныйпредел при ха. Бесконечномалые и бесконечнобольшие функциии их свойства.

6. Связь функциис ее пределом.Арифметическиеоперации надпределамифункций. Пре­дельныйпереход внеравенствах.

7. Теоремао пределе сложнойфункции.

8. Сравнениефункций. Эквивалентныефункции. Сравнениебесконечномалых функций.

9. Непрерывностьфункций в точкеке.Односторонняянепрерывность.Точки разрывафунк­ции ихклассификация.Теорема о сохранении-знака непрерырывнойфункции.

10. Свойстванепрерывныхфункций напромежутках.Равномернаянепрерывность.

11. Теоремао непрерывностисложной функции.

12. Теоремао непрерывностиобратной функции.

13. Непрерывностьэлементарныхфункций.

14. Понятиечислового ряда.частичныесуммы, определениесходимостиряда. КритерийКоши сходимостиряда. Необходимоеусловие сходимостиряда. Исследованиена сходи­мостьряда

15. Свойствасходящихсярядов.

16. Ряды снеотрицательнымичленами. Признаксравнения ипредельныйпризнак сравнения.

17. ПризнакиДаламбера иКоши.

18. Знакопеременныечисловые рядыТеорема Лейбницадля знакочередующегосяряда. Оценкаостатка ряда.

19. Абсолютнаяи условнаясходимость.Теорема о связимежду сходимостьюрядов и

. Свойстваабсолютносходящихсярядов. ПризнакиДаламбера иКоши для знакопеременныхрядов.

20. Ряды скомплекснымичленами.

21. Производнаяи дифференциалфункции. Необходимоеусловие существованияпроизвод­ной.Необходимоеи достаточноеусловие дифференцируемостифункции в точке.

22. Геометрическийсмысл производнойи дифференциала.Уравнениекасательнойи норма­ли кграфику функции.

23. Правилавычисленияпроизводных,связанные сарифметическимидействияминад функ­циями.

24. Производнаясложной функции.

25. Производнаяобратной функции.

26. Логарифмическаяпроизводная.Производныеосновных элементарныхфункций.

27. Производыеи дифференциалывысших порядков.Формула Лейбница.

28. Параметрическоедифференцирование.

29. ТеоремаФерма. Геометрическаяннтерпритадия.

30. ТеоремаРолля. Геометрическаяинтерпрнтация.

31. ТеоремаЛагранжа.Геометрическаяинтерпретация.

32. Теорема Коши.

33. ПравилоЛопиталя.

34. ФормулаТейлора с остаточнымчленом в формеЛагранжа иПеано.

35. Разложениеосновных элементарныхфункции поформуле Маклорена.

36. Признакмонотонностифункции.

37. Необходимоеусловие экстремумафункции. Достагочноеусловие экстремумафункции.

38. Выпуклостьи точки перегиба.

39. Асимптоты.

40. Первообразнаяи ее свойства.

41. Неопределенныйинтеграл и егосвойства.

42. Метод заменыпеременнойв неопределенноминтеграле.Интегрированиепо частям.

43. Основныесвойства изалгебры многочленов.Интегрированиерациональныхдробей.

44. Интегрированиеиррациональностей.

45. Интегрированиетригонометрическихвыражений.

46. Определенныйинтеграл.Ограниченностьинтегрируемойфункции

47. Свойстваопределенногоинтеграла,

48. Теоремао среднем.

49. Определенныйинтеграл спеременнымверхним пределом.Его непрерывностьи дифференцируемость.

50. ФормулаНьютона -Лейбница

51. Формулызамены переменнойв определенноминтеграле иинтегрированиепо частям.

52. Площадьплоской фигуры.

53.Несобственныеинтефалы. Основныеопределенияи свойства.

54. Несобственныеинтегралы отнеотрицательныхфункций. Признаксравнения ипредель­ныйпризнак сравнения.

55. Абсолютнаяи условнаясходимость.Главное значениенесобственногоинтеграла.


#1{пространство}Множвсех упорядоченныхнаборов nдейств чиселс определеннымина этом мн-вефункциямиp(x,y)называется n-мернымарифметическимпространствоми обозн Rn.{Открытыеи замкнутыемнож в прос-веR''}Множ xR''назыв открытымесли весь Хлежит в Rто для любойточки xX >0 такая чтоU(x,)принадл Х любоеоткрытое множсодерж даннуюточку называетсяего окрестностью.Точка х принадлпространствуR''назыв точкойприкосновенияХ содержащейсяв R''если любаяокрестностьэтой точкисодержит точкимнож-ва Х Множ-восодерж все своиточки прикосновенияназываетсязамкнутым {Метрическоепр-во.} Метрическим пространствомназываетсяпара (x,)состоящая измн-ва Х и действитне отриц функцииопред на множХ и удовл следсв-вам 1 (x,y)=0x=y1;2) p(x,y)=p(y,x)x,yX;3) p(x,y)x,y,zX в этом случаефункция метрикой числор(х,у)- расст м/уточками х и у

#2Есликаждому значениюперем величиных принадл мн-вуЕ соотв однои только однозначение величиныу то у называетсяф-ей от оси хили зависимойпеременнойопределеннойна множ Е, хназываетсяаргументомили независпеременной.Если кажд значх принадл некоторомумн-ву Е соотводно или несколькознач переменноойвеличины у тото у называетсямногозначнойфункцией. {}Ф-ияу от х заданнаяцепью равенству=f(u) u=(x) и т.п. назыв сложнойф-ией или композициейф-ий f и u{}Ф-ия заданнаяур-нием неразрешеннымотносит зависперееменнойназыв неявнойпример: х*х*х+у*у*у=1 у – неявнаяф-ия от х {}пустьна множ Т заданы2 ф-ии х=(t) у=(t):TX :TYпричем дляфункции ф существуетобратная t=(x) :XTтогда на множХ опред ф-ияf:XYследующимравенствомf(x)=((x))ф-ия fназыв параметричзаданной ф-иями(t)(t){}обр ф-ия пустьf:ХYвзаимно однозначноеотображениемнож Х на множYтогда опредотображение g:YX yY g(y)=x где хХ такой что f(x)=y такое отображназываетсяобратным к f и обознач f(в степ -1)

#3ПустьХ какое либомн-во всякоеотобр f:N®Xназываетсяпослед эл-товХ элемент f(n)n-ыйчлен последовательностии обозн хncамапослед f:N®Xобозн {Xn}или Хn n=1,2,3… число а назывпределом послед{Xn}и обозн А=lim(n®Ґ)xnесли "e>0$ne=n(e)ОN тако что приn>ne выполн нер-во/Хn-А/e нер-во эквивалслед.: А-ee обознач награф чертежеэти точки тогдаданное нер-воознач что всечлены последначиная с некномера попадаютв интервал(А-e;А+e).Если {Хn}имеет пределто он единственный{Док-во} предпобратное lim(n®Ґ)xn=a lim(n®Ґ)xn=b aЮдля e1=r-a>0 $n1при n>n1 /xn-a/e1=r-a Ю a-rЮ xnn1 для e2=b-r>0 $n2 такое что приn>n2 /xn-b/e2=b-r Ю r-b xn>r при n>n2 пусть no=max(n1,n2)=>при n>no xn>r xna=b Теор док.{Т}Сходящаясяпоследовательностьограничена.{Док} ПустьпоследовательностьаNсходится кчислу а.Возьмем какое-либоэпсилон, внеэпсилон-окрестноститочки а лежитконечное числочленов последовательности,значит всегдаможно раздвинутьокрестностьтак, чтобы всечлены последовательностив нее попали,а это и означаетчто последовательность ограничена.

#4послед{xn}назыв б м п еслиlim(n®Ґ)xn=0послед {xn}назыв б б п еслиона имеет своимпределомбесконечнось.Если {xn}ббп то 1/{xn}бмп Док-во т.к {xn}ббп => "e>0$ne=n(e)такое что приn>neвып неравенство/xn/>1/e=> 1//xn/e при n>ne= lim(n®Ґ)1/xn=0{T}произведбеск малой наогранич естьбмп {док-во} пусть{xn}-бмп а {уn}-огранич => $M>0 такое что /уn/"n пусть e>0тогда тк {xn}-бмп =>$ne=n(e) при n>ne/Xn/e/M => при n>ne /xnyn/=/xn/yne/M)*M=e => lim(n®Ґ)(xnyn)=0чтд {Т}Если n0:n>n0aNbNcNи LimaN=a,LimcN=c,причем a=c, то LimbN=b=> a=b=c. {Док} ВозьмемпроизвольноЕ>0, тогда n’: n>n’=> cNn”: n>n”=> (a-E)N.При n>max{n0,n’,n”}(a-E)NbNcNn>max{n0,n’,n”}=>bN(a-E,a+E){Т переход отк пределу внеравенствах}Если LimxN=x,LimyN=y,n0:n>n0хNyN,тогда xy{Док-во} (от противного): Пусть х>у => поопределениюпредела n0’:n>n0’|хN-х|n0”:n>n0”|yN-y|n>max{n0’,n0”}:|хN-х|N-у|(х-Е,х+Е)=.n>max{n0’,n0”}хN(х-Е,х+Е)& уN(у-Е,у+Е)учитывая, чтох>у получаем:n>max{n0’,n0”}хN>yN- противоречиес условием.

#5 {Определа ф-ции}Пусть f(x)определеннав некоторойокрестностит. «а» за исключуниембыть можетсамой этойточки а. ЧислоА – называетсяпределом ф-циипри xaесли E>0=(E)>0: x 0вып. |f(x)-A|xaf(x)=}Если E{бол}>0=(E)>0| x 0|f(x)|limxaf(x)={Olimxaf(x)=+}Если E>0=(E)>0: x 0 вып f(x)>E{Olimxaf(x)=-}Если E>0=(E)>0: x 0 вып f(x)xf(x)=A}Если >0=()>0: x |x|> вып |f(x)-A|{Olimxf(x)=}Если E{бол}>0=(E)>0: x |x|> вып |f(x)|>E{Односторонниепределы} Правым(левым) пределомф-ции f(x)ghbxa+0(-0)называетсячисло А / >0=()>0при xa(-))|f(x)-A| A=limxa+0(-0)f(x){Теоремао единственностипредела} Еслиф-ция f(x)имеет limxa,то он единственный.{Д} Предположимобратное пустьlimxaf(x)=A limxaf(x)=Bвыберем окрестноститочек А и В так,чтобы они непересекалисьU(A;); U(B;),тогда для данного1) =()>0| при x0|f(x)-A|f(x)U(A;)2) 2=2()>0| при x02|f(x)-B|f(x)U(B;)Пусть 0=max(1,2),тогда при худ. 00вып. f(x)U(A;E), f(x)U(B;E)Эти две окрестностипересекаются,что противоречитвыбору этихокрестностейт.о. А=В Ч.т.д.{Теоремаоб орграниченностина нек окрестности(.)а f(x)} Если при xaf(x)имеет конечlim=A, то она ограниченав некоторойокрестноститочки а.{Док-во}Т.к. limxaf(x)=A,то для =1 >0| при x 0вып. |f(x)-A||f(x)|=|f(x)-A+A||f(x)-A|худ 0-это означаетчто f(x)ограничена(.)а {ББ и БМ ф-ции}{О}Ф-ция f(x)называетсяБМ хаесли limxaf(x)=0{o}ф-ция ББ еслиlimxaf(x)=+(-) {T}Если f(x)бб при ха,то 1/f(x)бм при ха.Если f(x)бм при хаи она отличнаот 0 в некоторойокрестности(.) a,то 1/f(x)– бб при ха {Док} ВозьмёмE>0 =(E)>0 | при xуд. 0|f(x)|>1/E1/f(x)xуд 01/f(x)бм при xa Пусть f(x)– бм при x1>0| x,уд. 01f(x)0возьмём E{бол}>0тогда 2>0| при 02|f(x)|=min(,2)при x, 0 вып-ся f(x)0,|f(x)|1/f(x)>E1/f(x)–бб при ха{T}Сумма двух б.мпри xaесть бм при xa{Д} Пусть limxaf1(x)=0limxaf2(x)=0>0,тогда 1=1()>0| при х01|f1(x)|/22=2()>0| при x,02|f2(x)|/2Пусть =min(1,2)x0|f1(x)+f2(x)|/2+/2=limxa(f1(x)+f2(x))=0{T}Произведениебм при xaна ф-цию ограниченнуюв некоторойокрестностиесть бм при xa{Док} Пустьlimxag(x)=0,а ф-ция g(x)ограниченав U(,1)т.е. >0| хU(a,1)|g(x)|>02>0| при x,02|g(x)|/; Пусть =min(1,2)x,0|f(x)g(x)|=|f(x)||g(x)|/=limxaf(x)g(x)=0

#6{Т о связи ф-иии ее пределов.}Длятого чтобы Абыло limф-ии f(x) при ха А=lim(a)f(x) f(x)=A+(x);Где (x)– б м ф-ия приха {док-во} ПустьА=lim(ха)f(x) предположим; (x)=f(x)-A и докажем что(x)-бм ф при ха. Возьмем >0завис от такое что ()>0такое что х,0/ => /f(x)-A/ => /(x)/=/f(x)-A/таким образом (x)– бмф при ха пусть f(x)=(x)+A где (x)– бмф при хатогда при >0>0 такая что х удв 0/ выполняется /(x)/ => /f(x)-A/=/(x)/ => limа)f(x)=A{Арифмитическиеоперации надпределами ф-цийТ }пусть сущпредел f1(x)при ха=А и сущ limа)f2(x)=B1)сущ lim(f1(x)+f2(x))=A+B2) сущ lim(f1(x)*f2(x))=AB3) сущ lim(f1(x)/f2(x))=A/B при В0; 1-eсв-во тк lim(ха)f1(x)=Aи lim(ха)f2(x)=B => f1(x)=A+1(x) f2(x)=B+2(x) где 12 бм ф-ии при ха тогда f1(x)+f2(x)=A+B+12=A+B+(x)== где (х)бмф т.к. сумма2х бм ==lim(ха)(f1(x)+f2(x))=A+B{предельныйпереход внеравенство} пусть limа)f1(x)=b1 limа)f2(x)=b2 и b1 U(a,) такая что хU(a,) => f1(x) 1)1=c-b1>01>0 так что хU(a,) /f1(x)-b1/1= c-b1=> b1-cf1(x)2=b2-c2>0 так что хU(a,) =>/f2(x)-b2/=b2-c => c-b2=min(12)=>хU(a,)=> f1(x) f1(x)а)f1(x)=b1 limа)f2(x)=b2 и U(a,) так что хU(a,) f1(x)b1=b2 в силу предыдущтеоремы сущU(a,) так что хU(a1,1)=> f1(x)>f2(x)o=min(12)=>хU(a1,o) => f1(x)f2(x)-по док-ву => противор=>b1xa(x); limxaf(x)причём limxa(x)=Alimxa(x)=Aи в некоторойокр-ти U(a,)вып-ся (x)f(x)(x)тогда limxaf(x)=A {Док-во} E>02>0| x 02A-E(x)3>0| x, 03A-E(x)=min(1,2,3)x0A-E(x)f(x)(x)|f(x)-A|

#7{Теоремао пределе сложнойф-ции} Пустьlimxaf(x)=AlimyAg(y)=Bи в некоторойU(a,1)определенасложная ф-цияg(f(x))и f(x)Атогда limxag(f(x))=limyAg(y){Док-во} E>0т.к. limyAg(y)=B>0|y, 0|g(y)-B|limxaf(x)=AдляЕ1=1| x, 00x,0|g(x)-B|limxag(f(x))=B=limyAg(y)

#8{сравнениеф-ций} f(x)есть O-большоеот ф-ци от ф-цииg(x)на мн-ве Е и пишутf(x)=O(g(x))на E, если C>0| |f(x)|C(g(x))xEf(x)=O(1)на Ef(x)ограниченана Е т.е. С>0 | |f(x)|CxEПусть ф-цияf(x)и g(x)–определены в некоторойокрестности(.) а за исключениембыть можетсамой этой (.) f(x)есть o-малое от g(x)при xaи пишут f(x)=o(g(x)),xa, если в некоторойвыколотойокрестностиа имеет местоf(x)=E(x)g(x),где limxfE(x)=0x=o(x),x0f(x)=og(x), xaE(x)=x h(x)=o(g(x)),xa;(x)+h(x)=o(g(0))+o(g(x)=o(g(x))xa f(x)есть O-большоеот g(x)при xa,если U(a)| f(x)=O(g(x))на U(a)пишут f(x)=O(g(x)),xaФ-ции f(x)и g(x)называетсяэквивалентамиxa,если эти ф-ции определеныи отличны иотличны от 0 внекоторойокрестности(.) а за исключениембыть можетсамой этойточки и существуетпредел limxaf(x)/g(x)=1пишут f(x)g(x)xa{Т} Для того, чтобыф-ция f(x)и g(x)были эквивалентны,необходимои достаточноf(x)=g(x)+o(g(x))xag(x)0(xa){Док-во} Пустьf(x)g(x), xaтогда по определениюg(x)отлично от 0 вU(0)и limxaf(x)/g(x)=1E(x),E(x)0при xa | f(x)/g(x)=1+E(x)f(x)=g(x)+E(x)g(x)=g(x)+o(g(x)),xa.Обратно Пустьf(x)=g(X)+o(g(x))xa, g(x)+o(x+a)f(x)=g(x)+E(x)g(x),где limxaE(x)=0f(x)/g(x)=1+E(x)limxaf(x)/g(x)=1f~g(x)xa{Сранение бесконечномалых ф-ций}Пусть f(x)и g(x)–б.м. ф-ции приxag(x)0в некоторойU(a){O}Если отношениеf(x)/g(x)при xaимеет конечныйи отличный от0 предел, то ф-ции называютсяб.м. одного порядка.Если f(x)/g(x)=0то f(x)само являетсябесконечноб.м. более высокогопорядка посравнению сg(x)при xa {O}Ф-ция f(x)называетсяб.м. к-ого относительноб.м. g(x)при xa,Если ф-ция f(x)и gk(x)б.м. одного порядкапри xa

9{Непрерывностьф-ции в точке}Ф-ия назывнепрерывнойв точке а если(дельта)f(a)=f(a+h)-f(a)определенав окр точки h=0 и для >0 =()>0 такое что h /h/ /f(a+h)-f(a)/Для того чтобыф-ия была f(x)была непрерывнав т а необходи достаточночтобы сущ f(a+0),f(a-0) и f(a+0)=f(a)=f(a-0){Одностороняянепрерывность}Ф-ция наз. непрерывнойсправа (слева)если существуетf(a+0)=limxa+0f(x)(f(a-0)=limxa-0f(x))и f(a+0)=f(a)(f(a-0)=f(a)){классификточек разрыва} если для ф-ииf(x)в т а f(a+0),f(a-0)конечные значенияно ф-ия в точкеа имеет разрыв.то говорят чтоона имеет разрыв1-го рода еслиф-ия в точке аимеет разрывне 1-го рода тотакой разрывназываетсяразрывом второгорода.{Теоремао сохранениизнака непрерывнойф-ции} пустьф-ия f(x)непрерывнав т а и f(a)0тогда существуетокрестностьточки а :U(a)и с>0 такое чтоf(x)>cxU(a,) ((1)f(a)>0) f(x)xU(a) при f(a)=/f(a)//2>0 тогда >0такое что xU(a) => /f(x)-f(a)/=/f(a)//2f(x)0=> /f(a)/=f(a)=> xU(a) f(a)/2 c= f(a)/2;2) f(a) /f(a)/=-f(a)=> xU(a) f(a)/2>f(x)=> c= - f(a)/2>0 => f(x)

#10{Св-ванепрерывныхф-ций на промежутках}{Т Больцано-Каши}Пусть ф-цияf(x)определенаи непрерывеана отр [a,b]и принимаетна его концахзначения разныхзнаков. Тогдасуществует(.) с принадлежащаяинтервалу (a,b)в которой f(c)=0{T2}Пусть ф-цияf(x)определеннаи непрерывнана промежуткеX([c,d],[c,d),(c,d],(c,d))и принимаетв т. a,bX, af(b)=B,тогда для любогочисла С лежащегомежду А и В c(a,b)/ f(с)=С{Док} Рассмотрим[a;b]вспомогат ф-цию(x)=f(x)-CПусть дляопределённостиAA(x)непрерывнана [a,b]и принимаетна его концахразные знаки(a)=f(a)-C=A-C(b)=f(b)-C=B-C>0по теоремеБольцана –Кашис(a,b)| (c)=0f(c)-C=0f(c)=C{Т}Ф-ция f(x)непрерывнаяна отр [a,b]ограниченана этом отрезке.{Т}Ф-ция f(x)-непрерывнана отр[a,b]в некоторыхточках этогоотрезка минимальногои мах значения.[a,b]| f()=minf(x)x[a,b];f()=maxf(x)x[a,b]f())x[a,b].{Равномернаянепрерывность}Ф-ция y=f(x)определённаяна мн-ве ХRn называетсяравномернонепрерывнойна Х если для>0=()>0| x’,x’’X,(x’,x’’)|f(x’)-f(x’’)|;Прим f(x)–равномернонепрерывнана всей числовойпрямой т.к. для>0=| x’,x’’R,|x’-x’’|={Т Картера} ф-циянепрерывнаяна огран замкн.мн-ве равномернонепрерывнана нём.

#11{Т о непрерывнсложн ф-ии } Пустьф-ия f(x)непрерывнав т. а, aф-я g(y)непрер в т b=f(a)тогда сущф-ия=g(f(x)) в некоторойокр точки акоторая непрерывнав точке а {Док-во}Возьмем>0тогда из непрерывностиф-ии g(у)в т bследует чтосущ число >0так что у /у-b/ так что ф-ия g(y)определенаи /g(y)-g(b)/ из непрерывностиф-ии g(x)в т а >0 (х)опред на (а-;а+) и х(а-;а+)=> /f(x)-f(a)/.На интервале(а-;а+)опред сложная ф-ия g(f(x))причем х(а-;а+) /g(f(x))-g(f(a))/=> по опреднепрерывности=> g(f(x))непрерывнавт а чтд.

#12{Непрерывностьобратной ф-ции}Пусть у=f(x)– непрерывнапри х[a,b]у[A,B] и пусть онастрого возрастает,тогда ф-цияx=(y)также непрерывна{Д} Пусть y0[A,B]x0=(y0),f(x0)=y0x0(a,b); возьмём >0столь малое,что [x0-,x0+][a,b]Пусть y1=f(x0-)y2=f(x0+)Тогда в силустрого возрастанияф-ции fy(y1,y2)x=(y)(x0-,x0+)тогда для у из[A,B]получаем [a,b]мы получилина нём >0удовлетв этомуусловию мы невзяли существокрестностьв (.) 0 (у1,у2) | у(у1,у2)соответсвует(y)(x0-;x0+)Если это утверждениесправедливодля мал то оно справедливодля +ф-ция - непрерывнав т. н0 по определению.{} Пусть у0=В х0=(y0)=bВозьмём )тогда в силустрогого возрастанияф-ции f y(y,y0]x=(y)при отображениипойдёт в а (x0-,x0)ф-ция непрерывнав (.) у0 по определению.аналогичнорассматриваетсяслучай с убыванием.

#13{Непрерывностьэлементарныхф-ций} 1)f(x)=C–непрерывнана всей числовойпрямой. f(x)=f(x+h)-f(x)=C-C=0;limh0f(x)=0;2) f(x)=x;f(x)=x+h-x=hlimh0h=0;3)f(x)=xn,nN–непрерывнана всей числовойпрямой, непрерывнакак произведениенепрерывныхф-ций по индукцииxn=xn-1x;4)f(x)=a0xn+a1xn-1+…+an-непрерывнаяна всей числовойпрямой каксумма конечногочисла непрерывныхф-ций;5)R(x)=P(x)/Q(x)=(a0xn+a1xn-1+…+an)/(b0xm+b1xm-1+..+bm)-непрерывнана всей числовойпрямой за исключением тех х, при которыхзначение знам.обращ в 0 какчастное двухнепрерывныхф-ций.;6) f(x)=sinxЛемма xR,|sinx|(OB,ox)=x;(OB’,ox)=x0/2т.к.длинаотрезкасоеддветочкинепревосходитдлиныдугиокружностисоединяющейтежеточки|BB’|2Rsinx/2/2Если|x|>/2|sinx|/2f(x)|=|sin(x+h)-sinx|=|2sinh/2cos(x+h/2)|h0sinh/2=07.f(x)=cosx – непрерывнанавсейчисловойпрямой|f(x)|=|cos|x+h|-cosx|=(2sinh/2sin(x+h/2)0;8)f(x)=ax–непрнавсейчислпр,a>=0f=(ax+h-ax)=ax(ah-1)limh0ax(ah-1)=0;9)f(x)=logax a>0 a1непрерывнана(0,+)10)arcsinx, arccosx – навсейчисл.пр.

#14{Понятие числовогоряда} пустьдана числоваяпоследовательность{an} составленныйиз членов этойпоследовательностисимвол. а1+а2+а3…аnназыв бескчисловым рядома1а2-члены этогоряда для обозначисп сумма n 1-ых членов ряданазыв частичнойсуммой рядаесли пределпослед частичныхсумм конечныйто говорят чторяд сход в протслучае расход{Т необход условиесходимости}если ряд аnсход то lim(n)an=0 док-во еслиряд anсх то lim(n)Sn=S=lim(n)S(n-1)тогда lim(n)an= lim(n)(Sn-S(n-1))= lim(n)Sn-lim(n)(Sn-1)=0т док. {Т КритерийКоши } Для сх-тиряда (n=1,)an>0 n такое что приn>n и рZ p>=0 вып неравенство/аn+an+1+an+2+an+p/;{} (n=1..)1/n(в степ )>1 сход 1/n+1/(n+1)+…+1/(2n-1)>=1/n+1/(n+1)+…+1/(2n-1)>1/2n+1/2n+…+1/2n=n/2n=1/2для =1/2при np=n-1| вып-ся нер-во|an+…+an+p|>ряд расх. Пусть>1,=2-1>0расходитсячастичная суммаряда S2k=1+1/2+(1/3+1/4)+(1/5+1/6+1/7+1/8)+…+(1/(2k-1+1)+,,,+1/(2k));1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(2n)>1/n+1/n+1/n=n/n=1/n-1=1/n+1/2/(1-1/2){S2k}–ограниченасверху т.к. nk|nkSn2kрядсход.

#15{Св-ва сходящихсярядов} Если+n=1anсх-ся то сх-сяи любой егоостаток, еслисходится какойлибо остатокто сходися исам ряд. {Д} Пустьk=m+1+ak-остатокряда. ОбозначимАn=a1+…+an– n-аячастная суммаряда (1,+)anA’s=am+1+…+am+s–s-аячастная суммаk=m+1+ak,тогда A’s=Am+s-Amт.к. limnaAnlimS+Am+SlimS+A’S=lims+Am+S-Amk=m+1+akcx-cя;Пустьk=m+1+akсх-ся; Am+S=AS’+Am;n=m+s An=A’n-m+Am (n>m) Т.к.lims+A’Slimn+A’n=mlimn+A=limn+An-n+Amn=1+anрядсх.{Следствие}Еслиряд(1,+)anсх-сяиn=(k=n+1,+)aklimn+n=0{Док}ПустьAn=(1,n)ak,A=limn+AnA=An+nn=A-A1limn+n=A-limn+An=0{Т}Еслиряды(n=1,+)anи(n=1,+)bnсх-сяи-число,то(n=1,+)(an+bn)сх-сяи(n=1,+)anсх-ся{Д}ПустьАn=(k=1,n)ak,Bn=k=1nbk;A=limn+An,B=limn+Bn;limn+(An+Bn)=A+B,limn+An=AТ.к.An+Bn=(a1+b1)+…+(an+bn)-n-аячастичнаясуммаряда(n=1,+)(an+bn)иAn=a1+…+an-n-аячастичнаясуммарядатоданныерядысходятся.

#16{Tпризнак сравнения}пусть даны 2ряда (n=1..)an и (n=1..)bn аn>=0 bn>=0 (n=1,2,3…)и noтакое что приn>no аnрасход рядаBnи наоборот.{Док-во} пустьряд Вnсход (к=no+1..)bkсход Аn= a(no+1)+…+a(no+m), Bn=b(no+1)+…+b(no+n)=> M>0 такое что Bnn An (k=no+1..)ak сх-ся =>(k=1..)akсход {Предельныйпризнак сравнения}Еслисущ пределlim(n)an/bn=k то; 1).0 из сход bnследует сходимостьan;2).0 из расх bnследует расходимостьan{док-во} если0 => =1noтакое что приn>no an/bn=k+1 => ann>no=> из сх bnследует сходимостьan=> aк сходится 0 =к/2 (к) и =1к=+ noтакое что приn>no an/bn>k/2 (k) an/bn>1;k=+=> при n>no аn>(k/2)bn (k)=> из расход bn=>аnрасх =>ак а>bn(k=+)Утв.

#17{ПризнакДаламбера непредельный(прТейлора)} an an>0 n=1,2,3… Если а(n+1)/anрядсход если q>=1 рядрасх{Док-во} аn=a1*a2/a1*a3/a2…an/a(n-1)n-1q(n=1,+)qn-1cх-сякак бесконечная=> (n=1,+)аn cх-ся Пусть а(n+1)/an>=1 => а(n+1)>=an>=…>=a1>=0 lim(n)an0 =>ряд расход{Признак Дплмберапредельный}Пусть существуетпредел: limn+an+1/an=k;1)k1ряд расх. {Док-во}k>0|k+n0| n>n0an+1/an{=q}(k=n0+1,+)ak–сх-ся n=1+anсх-ся. Пустьk>1;k>0| k->1n0| при n>n0 an+1/an>k->1n=1+anрасход { РадикПризнак Коши} пусть дан рядan>0 кор n-ойстеп(аn)1ряд расход{cледствие}пусть lim(корn-ойстеп(аn))=k;k1 –ряд расход

#18{O}Знакопеременнымирядами называютn=1+(-1)n-1an, an>0{ТЛейбница} пустьдан знакоперемряд (-1)n-1сn cn>0;1)C(n+1))(Cn)=0 то ряд сход{Док-во} рассмчастичные суммыряда cчётными номерамиS2kможно представитьв виде:S2k=(c1-c2)+(c3-c4)+…+(c(2k-1)-c(2k))Т.к. каждая изскобок положительнато данная частичнаясумма образуетвозрастающуюпоследовательность по усл теоремы S2k=c1-(c2-c3)-…-(c(2n-2)-c(2n-1))-c2nlim(n)(S2n)=S Рассм теперьсумму с нечётныминомерами S2k+1=S2k+C2k+1 т к limC2k+1= 0 =>lim(k)S2k+1=lim(k)S2k=S;Из вышесказанногоследуетlim(n)Sn=lim(n)S2k= lim(k)S2k+1=S {Док-ть самим}

{Оценкаостатка ряда}При выполненииТ Лейбница знакостатка рядасовпад со знакомсвоего 1-го членаи не превосходитего по модулю

#19Ряд n=1an–наз абс сходесли сход ряд|an|.Если an– cха |an|- расх то такойряд наз усл сх.{Теорема о связимежду сх абси об} Если рядабсолютносходится тоон и простосходится {Док}Пусть ряд n=1+an-абссх n=1+|аn|-сх-ся по критериюКоши >0n|при n>nи pZp>=0вып-ся нер-во:|an+an+1+…+an+p|n+p|по критериюКоши n=1+an-сх-ся.{Св-ваабс сх рядов}{Т1} Если n=1+an–абс сход, торяд полученныйиз него произвольнойперестановкойчленов такжеабс сх и имееттужу сумму.{Т2} Если рядыn=1+anи n=1+bnабс сх то рядсост из возмпопарн произведенийaibiвзятых в произвольномпорядке такжеабсолютно сходи сумма его =произведениюсумм рядов an и bn{Признаки Даламбераи Каши для рядовс произвольнымичленами} Приисследованииряда n=1+an на абс сход кряду из модулейего членовмогут бытьприменены всепризнаки сходимостидля знакоположительныхрядов. {Т1}|an-1|/|an| ;limn+|an-1|/|an|=k;при kеn=1+Ґan-сход при kеn=1+Ґan-схпри k>1ряд еn=1+Ґan-расх {Т2} Еслидля посл-ностиеn|an|;k=limn+n|an|;при kеn=1+Ґan-схпри k>1ряд еn=1+Ґan-расх.

#20{Рядыс комплекснымичленами} {О}Посл-ностьzn=xn+iyn,n=1,2…имеет своимпределом числоz0=x0+y0Если для >0n| при n>n вып|zn-z0|; Для того чтобыпосл-ность zn=xn+iynсход необходимои достаточночтобы последовательностьхnсход х0 и посл.ynсход у0. {Док-во}Пусть z0=limnzn>0n | приn>n=|zn-z0|Т.к. |zn-z0|=((xn-x0)+(yn-y0))|zn-z0|>=|xn-x0|и |zn-zo|>=|yn-y0|при n>nвып. нер-во|xn-x0|; |yn-y0|по опр. limnXn=x0а limnyn=y0{}Пусьт данапос-ность компл.чисел {Zn}.Если существуетпредел последовательностиего частичныхсумм в этомслучае этотпредел называютсуммой ряда.В проти вномсл ряд расх.{Т} Для того чтобыряд zn=xn+iynсходился и имелсвоей суммойчисло s=+iНеобх. и достаточночтобы сход ряды(n=1,+)xnи (n=1,+)уnи имели своимисуммами числаи - соответственноSn=(k=1,n)xk+i(k=1,n)ykи если ряд(n=1,+)zn–сх то limn+zn=0{Д} Пусть zn=xn+iynт.к. (n=1,+)zn–сх (n=1,+)xnсх и (n=1,+)уn–сх limn+xn=limn+yn=0limn+zn=limn+xn+ilimn+yn=0чтд. {О} Ряд znназыв абс сходесли сход рядмод znесли сход рядznа ряд |zn|расход то усл.сход. {Т} Абсолютносходящийсяряд сходится.{Д}Пусть (n=1,+)zn–абс сход (n=1,+)|zn|-сх Т.к. |xn|(xn+yn)=|zn|,|yn|по признакусравнения(n=1,+)|xn|-cхи (n=1,+)|yn|-сх (n=1,+)xn–сх и (n=1,+)уn-сх(n=1,+)zn–cх {Т} Для того чтобыряд абс сходился(zn=xn+iyn)необходимои достаточно,чтобы ряды xnи yn– абс сход {Д}Пусть (n=1,+)|xn|и (n=1,+)|уn|сх |zn=(xn+yn)(yn+2|xn||yn|+yn)(|xn|+|yn|)=|xn|+|yn|то по признакусравнения(n=1,+)|zn|- cх-ся.


#21{Производнаядиф…} {O}Производнойf(x)в т. х0- называетсяпредел отношениеприращенияф-ции к соответсвующемуприращениюаргумента,когда последние0;f'(x0)=limx0(f(x0+x)-f(x0))/x{O}A=constВырожение Ах–назыв. дифференциаломф-ции fв т. х0 и обозначаютdyили df(x);Приращениехобозначаютdxи называютдефференциаломнезависимойпеременнойт.о. dy=Adx{Т} Если у ф-цииf(x)в (.) x0существутпроизводнаято ф-ция непрерывнав (.) х0 {Док-во} Пустьy=f(x0+x)-f(x0)т.к. limx0y/x=f’(x0)y/x=f’(x0)+(x),где (x)0при х0y=f’(x0)x+(x),где (х)0при х0y=f’(x0)x+(x)xlimx0y=0в f(x)-непрерывнов т.х0 {O}y=f(x)-определённаяв U(x0) в т.х0 называетсядифференцируемойпри х=х0 ислиеё приращениеу=f(x0+x)-f(x0),x0+xU(x0)можно представитьв виде у=Ах+о(х),х0{Т}Для того, чтобыф-ция y=f(x)была дифференцируема,необходимои достаточночтобы она вэтой точкеимела дифференциал.{Док-во} Пустьy=f(x)диффер-ма в х0y=f(x0+x)-f(x0)=Ax+o(x),x0;limx0y/x=limx0(A+o(x)/x)=A;т.о. в т. х0 f’(x0)=limx0y/x=A{Обратно} Пустьф-ция y=f(x)имеет в т. х0f’(x0)=limx0y/xy/x=f’(x0)+(x),limx0(x)=0y=f’(x0)x+(x)xy=f’(x0)x+o(x),x0ф-ция f-дифференцируемав т. х0

22{Геометрическийсмысл произ}Пусть ф-цияy=f(x)-определенаи непрерывнана (a;b)x0,x0+x(a,b),y0=f(x0),y0+y=f(x0+x)M0(x0,y0)M(x0+x,y0+y){картинка}проведём секущуюMM0её ур-ние имеетвид y=y0+k(x)(x-x0),k(x)=y/x;Всилу непрерывностиy=f(x)в т.(х0) у0при х0|M0M|=(x+y)0при х0В этом случаеговорят чтоMM0{О} Если limx0k(x)=k0то прямая уравнениекоторой y=y0+k(x)(x-x0)получаетсяиз ур-ния k(x)=y/xпри х0называетсянаклоннойкасательнойк графику ф-цииу=f(x)в (.) (х0,у0) Т.к. k(x)=y/x,то k0=limx0k(x)=limx0y/x=f’(x0)уравнениекасательнойимеет видy=y0+f’(x0)(x-x0); f’(x0)=tg;причём y=y0+k0(x-x0)–называетсяпредельнымположением;y=y0+k(x)(x-x0)касательнаяесть предельноеположениесекущей приM0Mт.к. f’(x0)(x-x0)=dyто dy=y-y0где у-текущаяордината касательной.Т.е. дифференциалф-ции в (.) х0 естьприращениеординатыкасательной.{Уравнениенормали.} Нормальюк графику ф-цииy=f(x)в (.) (х0,у0) называетсяпрямая роходящаячерез эту точкуперпендикулярнокасат к графикуэтйф-ции. Его можнонаписать, знаяточку, черезкоторую онапроходит иугловой коэффициент k=-1/f’(x0); y-f(x0)=-1(x-x0)/f’(x0) xи y– точки на нормали

#23Пусть ф-цииU(x)и V(x)–дифференцируемыв (.) х тогда d(U+(-)V)=(U+(-)V)’dx=(U’+(-)V’)dx=U’dx+(-)V’dx=dU+(-)dV;2)d(UV)=(UV)’dx=(U’V+V’U)dx=U’Xdx+V’Udx=Vdu+Udv;3)d(U/V)=(U/V)'dx=(U'V+v'U)dx/V=(U'Vdx-V’Udx)/V=(Vdu-Udv)/V

24 {Производнаяот сложнойф-ии.} Dh:Пусть: z=f(y)- дифф. в точкеy0; y=(x)  дифф.в точке х0.   y0=(x0)тогда сложнаяф-ия z=f((x))-дифф. в точкех0и справедливаформула:z’x=z’yy’x=f’(y)’(x); dz/dx=dz/dydy/dx{Док}Т.к. z=f(y)- дифф. в точкеy0z=f’(y0)y+(y);Т.к. y=(x)-дифф. в точкех0y=’(x0)x+(x);z=f’(y0)’(x0)x+f’(y0)(x)+(y);Т.к y=(x)- дифф. в точкех0а значит непрерывнав этой точке(x0y0).(x)=f’(x0)(x)+(y);limx0/x;limx0(x)/x=limx0[f’(x0)(x)/x+(y)/x]=limx0(y)/x=limx0(y)/ylimx0y/x=’(x0);(f((x)))=(f’(y0)’(x0))x+(x),гдеlimx0(x)/x=0(f((x)))’x=z’x=f’(y0)’(x0)

#25{Производнаяот обратнойф-ии.} Пусть y=f(x)в точке х0 имеет:1) f’(x)0,2) на промежутке,содержащемх0, обратнуюф-цию y=f-1(x)=(y)3) y0=f(x0);тогда в (.) х0 существуетf’()0,равная '(y0)=1/f’(x0).{Док-во} Пустьx=(y)и двум различнымзначениям хсоответсвуете различныхзначений у.xx0yy0x0y0y/x=1/y/x; Пусть y=f(x)дифф. в точкеx0тогда limx0y=0x0y0f’(x0)=limx0y/x=limy01/y/x=1/limy0x/y=1/’(y0); f’(x0)0’(y0)=1/f’(x0)

#26{Логарифмическаяпроизводная}y=[u(x)]v(x),u(x)>0;lny=v(x)lnu(x);y'/y=v’(x)lnu(x)+v(x)u’(x)/u(x);y’=uv(v’lnu+vu’/u);(lny)’=y’/y-логарифмическаяпроизводнаяф-ции {Производныеосновных элементарныхф-ций} 1) y=Consty=c-c=0limx0y/x(C)’=0; 2) y=sinxy’=cosx3)(cosx)’=-sinx4) (ax)’=axlna5)(arcsinx)’=1/1-x6)(arccosx)’=-1/(1-x)7) (arctgx)’=1/(1+x)8) (arcctgx)’=-1/(1+x)9) (lnx)’=1/x; 10) (x)’=x-1

#27 {Производныеи дифференциалывыс. порядков}{О}Пусть y=f(x);f(n)(x)=(f(n-1)(x))’т.о. если говорятчто у ф-ции y=f(x)в (.) существуетпроизводнаяn-огопорядка то этоозначает, чтов некоторойокресности(.) х0 определенопроизведение n-1–ого порядка,которая самаимеет производнуюв (.) х0 f(n-1)(x0)Эта последняяпроизводнаяи наз. n-огопорядка отф-ции f{}Дифференциалn-огопорядка} {О}dnf(x)=d(dn-1f(x))При взятиидифференциаласледует учитывать,что величинаdxесть произвольноене зависящееот х число котороенадо рассматриватькак постоянныймножитель привзятии производнойdy=d(dy)=d(f’(x)dx)=df’(x)dx=f’’(x)dx;dny=f(n)(x)dxn;f(n)=dny/dxn ) uv(n)= u(n)v+ Cn1u(n-1)v'+Cn2u(n-2)v''+ … +C1nu(n-k)v(k)+ uv(n)=k=0nCkn u(n-k)v(k),(формулаЛейбница), ГдеCnk=n!/k!(n-k)!, 0! = 1, v(0)=v. (u + v)(n)= k=0nCknu(n-k)v(k)-биномНьютона. формулаЛейбница доказываетсяпо индукции.

#28{Параметрическоедифференцирование} Пусть x=x(t),y=y(t)определеныв окрестностиt0t=t(x)x0=x(t0)Определенасложная ф-цияФ(х)=у(t(x))которая называетсяпараметрическизаданным уравнением.Предположимчто x(t)и g(t)имеют производныев т. х0 тогда ф-цииФ(х)=у(t(x))также имеютпроизводнуюв (.) х0 и она равнаФ’(x)=y’t(t0)/x’t(t0)Действительнопо правилудифференцированиясложной ф-цииФ’(x0)=y’t(t0)t’x(x0);t’x(x0)=1/x’t(t0) Ф(э(х0)=y’t(t0)/x’t(t0)x’(t0)0 Если ф-ция x(t)и g(t)имеет производнуюx’’(t0)y’’(t0)то Ф’’(x0)равно =(Ф’(x))’x|x=0=(y’t/x’)’x|x=x0=(y’t/x’t|t|t=t0t’x|x=x0=y’’tt(t0)x’t(t0)-y’t(t0)xtt’’(t0)/(x’t(t0))

#29Теорема (Ферма).Еслифункцияf(x)имеет про­изводнуюв точке с и достигаетв этой точкенаибольшее(наим)значение, тоf’(с)=0.Доказательство.Для определенностибудем считать,чтоf(x)имеет в точкеслокальныймаксимум. Пооп­ределениюпроизводнойимеем f’(c)=limx(f(c+x)-f(c))/x;Так как у насf(c)>=f(x)xU(с),то для достаточномалых x>0;(f(c+x)-f(c))/x откудав пределе приx0получим, чтоf’(с)xx)-f(c))/x>=0поэтому, переходяк пределу приx0в этом нера­венстве,получаем, чтоf’(с)>=0.Изсоотношений вытекает,что f'(c)=0.

#30Теорема (Ролля).Еслифункция y=f(x)непре­рывнана [а,b], дифференцируемана (а, b) и f(а)==f(b), тосуществуетточкаc0(а,b),такая,чтоf'(c)=0.Доказательство.Еслиfпостоянна на[а, b],то для всехc(a,b) производнаяf'(c)=0.

Будемтеперь считать,чтоfнепостояннана [а, b].Таккакfнепрерывнана [а, b],то существуетточка x1[а, b],в которойfдостигаетмаксимума на[а, b] и существуетточка х2[а,b],в кото­рой fдостигаетминимума на[а, b].Обе точки немогут бытьконцевымиточками отрезка[а,b],потому чтоиначе maxf(x)=minf(x)=f(a)=f(b)иf былабы постояннойна [а,b].Следовательно,одна из точекx1,х2принадлежитк интервалу(а, b).Обозна­чимее через c.В ней достигаетсялокальныйэкстремум.Кроме того,f'(c)существует,потому что поусловиюf'(x)существуетдля всех х(а,b).Поэтому потеореме Фермаf’(c)=0.{}Теорема Ролляимеет простойгеометри­ческийсмысл. Есливыполненыусловия теоремы,то на графикефункции y=f(x)существуетточка (c,f(c))касательнаяв кото­ройпараллельнаоси х.

#31 Теорема(Лагранжа).Пустьфункция f(x)непрерывнана отрезке [а,b] иимеет про­изводнуюна интервале(а,b).Тогда существуетна ин­тервале(а, b) точка с, длякоторой выполняетсяравенство(f(b)-f(a))/(b-a)=f'(c) (аtg=k=(f(b)-f(a))/(b-a)существуетт. с в которойкасат. к графикупараллельнастяг прям концовкрив. Рассмотрим вспомогательнуюфунк-циюF(x)=f(x)-f(a)-(f(b)-f(a))(x-a)/(b-a)данная функ-цияудовлетворяетвсем условиямтеор Ролля,т.к. она непрерывана [a,b]в силу непрерывнотси f(x)и (x-a)и имеет наинтервале(a,b)F’(x)=f’(x)-(f(b)-f(a))/(f-a) x(a,b)и F(a)=0=F(b)по теоремеРолля с(a,b)| F’(c)=0f(c)-(f(b)-f(a))/(b-a)=0

Теорема Лагранжа имеетпростой геометрическийсмысл, еслизаписать еев виде(f(b)-f(a))/(b-a)=f’(c)(acb)Леваячасть этогоравенства естьтангенс угланаклона к осиххорды, стягивающейточки (a,f(a))и (b,f(b))графикафункции y=f(x),а правая частьесть тангенсугла наклонакасательнойк графику внекоторойпро­межуточнойточке с абсциссойс(а,b). ТеоремаЛагранжа утверждает,что если кривая есть графикнепре­рывнойна [а, b] функции,имеющей производнуюна (a, b),то на этой кри­войсуществуетточка, соответствующаянекоторойабсциссе с(асb)такая, чтокасательнаяк кривой в этойточке параллельнахорде, стягивающейконцы кривой(а, f(а)) и (b,f(b))

#32Теорема(Коши).Еслифункции f(xg(x)не­прерывнына [а, b] и дифференцируемына (а, b), и g'(x)0в (а, b), то существуетточкаc(a,b) такая,что( f(b)-f(a))/(g(b)-g(a))=f’(c)/g’(c)

Доказательство.Отметим, чтоg(b)-g(a)0,таккак в противномслучае, по теоремеРолля нашласьбы точка gтакая, что g'(c)=0,чего быть неможет по условиютеоремы. СоставимвспомогательнуюфункциюF(x)=f(x)-f(a)-(f(b)-f(a))(g(x)-g(a))/(g(b)-g(a)) В силу условиятеоремы этафункция Fнепрерывнана [а,b], дифференцируемана (а,b) и F(a)=0,F(b)=0.Применяятеорему Ролля,получим, чтосуществуетточка c(a,b),в которой F'(c)=0Но F’(x)=f’(x)-(f(b)-f(a))g’(x)/(g(b)-g(a)) поэтому, подставляявместо хточкуc, получаемутверж­дениетеоремы.

#33(ПравилоЛапиталя) 1)Ф-цииf(x)и g(x)опред на полуинтервале(a,b];2) limxa+0f(x)=limxa+0g(x)=0;3) Существуютпроизв (конечн)f’(x)andg’(x)на (a,b]y’0; 4) Сущесвует(конечн илинет) limxa+0f’(x)/g’(x)=kтогда limxa+0f(x)/g(x)=k{Док-во} доопределимф-ции f(x)и g(x)при x=aналожив f(0)=g(0)=0; Тогда мы получимнепрерывныена отрезке[a;b]ф-ции (т.к. в т.aзнак а fи gсовпадают созначениямипределов, а востальныхточках непрерывностьвытекает изсуществованияпроизводных)По теоремеКоши.f(x)/g(x)=(f(x)-f(a))/(g(x)-g(a)=f’(c)/g’(c);где a0( т.к. если g(x)=0=g(0)(a,x)g’()=0-этоне возможнопо условию. Если xacalimxa+0f(x)/g(x)=limxa+0f’(x)/g’(x)=k{}{T2}Пусть1)f,gопр и непр наположит [c;+)c>0; 2) limx+f(x)=limxa+g(x)=0;3)Сущ(кон) произвf’(x)andg’(x)на [c,+) g’(x)0;4)limxa+f’(x)/g’(x)=kТогда limxa+f(x)/g(x)=k{д} Замена t=1/x,если x+t0по условию 2)limt0f(1/x)=limt0g(1/x)=0;По усл 4) limt0f’(1/t)/g’(1/t)=kпот1 limxa+f(x)/g(x)=limxa+f’(x)/g’(x)=k {}{T3}1)Ф-цииf(x)и g(x)опред на полуинтервале(a,b];2) limxa+0f(x)=+;limxa+0g(x)=+;3) Существуютпроизв (конечн)f’(x)andg’(x)на (a,b]y’0; 4) Сущесвует(конечн илинет) limxa+0f’(x)/g’(x)=kтогда limxa+0f(x)/g(x)=k

#34Ф-ла Тейлора{Т} Путь ф-цияy=f(x)опред и непрна (a,b)и имеет в т.х(a,b)производныедо порядка nвключительноf’(x),f’’(x),…,f(n)(x); f(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)/1!+f’(x0)(x-x0)/2!+…+f(n)(x0)(x-x0)(n)/n!+o((x-x0)n)-формулаТейлора с остаточнымчленом Пеано.f(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)/1!+f’(x0)(x-x0)/2!+…+f(n)(x0)(x-x0)(n)/n!+f(n+1)(c)(x-x0)n+1/(n+1)!-формулаТейлора с остаточнымчленом Лагранжа.Pn(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)/1!+…+f(n)(x0)(x-x0)n/n!-ф-лаТейлора в степениn,а ф-ция rn(x)=f(x)-Pn(x)-остаточныйчлен ф-лы Тейлора;При х=0 ф-ла Маклорена.{Д} Найдём многочленPn(x)=A0+A,(x-x0)n;Pn(x0)=f(x0),Pn’(x0)=f’(x0),…,Pn(n)(x0)=f(n)(x0) (1) Дифференцируяданный многочленполучимPn(x)=A0+a1(x-x0)+…+An(x-x0)n;Pn(x0)=f(x0),Pn’(x0)=f’(x0),…,Pn(n)(xn)=f(n)(x0);Pn’(x)=A1+2A2(x-x0)+…+nAn(x-x0)n-1; P’’n(x)=2A2+32A3(x-x0)+….+n(n-1)An(x-x0)n-2;Pn(n)=n(n-1)(n-2)An;P(x0)=A0=f(x0);Pn(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)/1!+fn(x0)(x-x0)/2!+…+f(n)(x0)(x-x0)n/n!;Pn(x0)=f(x0),Pn’(x0)-f’(x0),…,Pn(n)(x0)=f(n)(x0); rn(x)=f(x)-Pn(x)Т.к. деференцирrn(n-1)(x)диф-фма в ()x0то limxx0rn(n-1)(x)/(x-x0)=limxx0(rn(n-1)(x))-rnn-1(x0)/(x-x0)=rnn(x0) Раскрывая поправилу Лапиталяполучимlimxx0rn(x)/(x-x0)n=limxx0rn’(x)/n(x-x0)n-1=…=limxx0rn(n-1)(x)/n!(x-x0)=rn(n)(x)/n!=0rn(x)=o((x-x0)n),xx0

#35Разложениеосновных элементарныхф-ций по формулеМаклорена.1)f(x)=ex,f(0)=1,f(k)(x)=ex,f(k)(0)=1,ex=1+x+x/2!+…+xn/n!+o(xn),x0;2)f(x)=sinx,f(0)=0,f’(x)=cosx,f’’(x)=-sinx,f’’’(x)=-cosx,f(IV)(x)=sinx,…;f(k)(x)={(-1)msinx,k=2m{(-1)m-1cosx,k=2m-1m=1,2,…;f(2m-1)(0)=(-1)m-1полагаяn=2mполучимsinx=x-x3/3!+x5/5!-…+(-1)n-1x2m-1/(2m-1)!+o(x)2m,x0;cosx=1-x/2!+x4/2!-x6/6!+….+(-1)mx2m/(2m)!+o(x2m+1),x0;4)f(x)=ln(1+x)…f(0)=ln1=0,f’(x)=1/(1+x),f’’(x)=-1/(1+x),f’’’(x)=2/(1+x)3…,f(k)(x)=(-1)k-1(k-1)/(1+x)k;f(k)(0)=(-1)k-1(k-1)!Подставим вформулу Тейлораl(1+x)=x-x/2+x3/3+..+(-1)n-1xn/n+o(xn),x0; 5)f(x)=(1+x) f(0)=1,f’(x)=(1+x)-1,f’’(x)=(-1)(1+x)-2;f(k)(x)=(-1)…(-k+1)(1+x)-k;f(k)(0)=(-1)…(-k+1);(1+x)=1+x+(-1)x/2!+…+(-1)…(-n+1)xn/n!+o(xn),x0

#36 Признакмонотонностиф-ции. {Т} Пустьф-ция f(x)дифференцируемана (a,b),для того, чтобыф-ция возрастала(убывала)на этом интерваленеобходимои достаточночтобы во всехточках этогоинтервалавыполнялосьf’(x)>=0(f’(x)0(f’(x)(a,b),x>0,тогда f(x0+x)-f(x0)>=0;x0;(yy/x>=0(y/xf’(x0)=limx0y/x>=0(f’(x0)x(a,b)f’(x)>=0(f’(x)0,f’(c)>=0 (f’(c)f(x2)-f(x1)>=0(f(x2)-f(x1)f(x2)>=f(x1) (f(x2)ф-ция возрастает(убывает) Еслиf’(x)>0x(a,b) (f’(x)(a,b))f’(c)>0(f’(c)f(x2)-f(x1)>0(f(x2)-f(x1)

#37{Т}Пусть()x0–являетсяточкой экстремумаф-ции f(x),тогда производнаяв этой точке=0 либо не существует.{Док} Т.к. (.) x0–экстремумU(x0,)| xU(x0,)f(x)>=f(x0)или f(x))по теорме Фермапроизв еслиона сущ то =0 {Т}Достаточноеусловие экстремума:Пусть ф-цияy=f(x)дифференцируемав некоторойокресности(.) x0за исключениембыть можетсамой точких0 в которойона непрерывна.Тогда если припереходе черезточку х0 производнаяф-ции меняетзнак (т.е. >=0| x(x0,x0+]f’(x)0),а x(x0-,x0]f’(x)0)то х0 являетсяэкстремумомпри этом дляx(,x0+);f’(x)>0,aдля x(x0-,x0)f’(x)(x0-,x0)f’(x)(x0,x0+)f’(x)>0то xo-мин.{До} Пусть дляx(x0-,x0)f’(x)>0для x(x0,x0+)f”(x)f=f(x)-f(x0)=f’()(x-x0)между х0 и х Еслих>x0x-x0>0x0)fx-x0)>0f>0f(x)

#38Пусть y=f(x)определенаи непрерывнана промежуткеХ ф-ции называетсявыпуклой (вогнутой)если x1,x2Xвыполняетсянер-во f(q1x1+q2x2)=q1f(x1)+q2f(x2)),где q1>0,q2>0,q1+q2=1Геом интопрет:x=q1x1+q2x2(x10,q2>0,q1+q2=1тогда т.х лежитмежду точкамих1 и х2{Док-во}(x-x1=q1x1+q2x2-x2=x1(q1-1)+q2x2=-x1q2+q2x2=q2(x2-x1)>0x>x1x2-x=x2-q1x1-q2x2=x(1-q2)-q1x1=x2q1-q1x1=q2(x2-x1)>0x1хq1x1+q2x2 q1=(x2-x)/(x2-x1);q1=(x-x1)/(x2-x1)выполненонеравенство(f(x)-f(x1))/(x-x1)=)(f(x2)-f(x))/x2-x1)(1) {Т1} Пусть ф f(x)опред. и непрерыв.на пром. Х и имеетна этом пром.кон . произв.Для того чтобывыпукла(вогнута)f’(x)-возратала(убывала)на Х {Док-во} Пустьф-ция выпуклана Х и х1х1или хх2получимf’(x1)x1(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)x1f’(x) производнаявозрастает{Обр} Пусть произв.возрост. то потеор Лагранжа(f(x2)-f(x1))/(x2-x1)=f’()Причём т.к.(f’(1)2)выполненонер-во 1 ф-ция выпукла.{Т} Пусть ф-цияy=f(x)определенаи непрерывнавместе со своейпроизводнойна промежутке(Х) и имеет наэтом промежуткеконечную вторуюпроизводную,для того чтобыф-ция была выпуклой( вогнутой) наXнеобходимои достаточно,чтобы на этомпромежуткевыполнялосьнер-во f’’(x)>=0(f’’(x)f’– возрастает(убывает)f’’=0){(.) перегиба} Пустьy=f(x)–дифференцируемав (.) x0и y=e(x)-ур-ниекасательнойк графику ф-цииу=f(x)в (.) х0. Если припереходе через(.) х0 выражениеf(x)-e(x)-меняет свойзнак то (.) х0 называетсяточкой перегиба.{T}Достаточноеусловие точкиперегиба. Еслих0 являетсяточкой перегибаф-ции f(x)и вэтой точкесуществуетвторая производная,то она равна0 {Д} Уравнениекасательнойк графику ф-цииy=f(x)в т. х0 имеет видL(x)=f(x0)+f’(x0)(x-x0)Разложим ф-циюf(x)в окр. т. х0 поТейлору с остаточнымчленом в формеПеано:f(x)=f(x0)+f’(x0)(x-0)+f’’(x0)(x-x0)/2!+(x)(x-x0),(x)0при xx0; f(x)-L(x)=(f’’(x0)+2(x))(x-x0)/2!; Если предположитьчто f’’(x)0то т.к. (х)0при хх0в достаточномалой окр. т.х0 знак в правойчсти аоследнегоравенствасовпадает сознаком f’’(x)при переходечерез т. х0 выражениеf(x)-L(x)не меняет знак,значит т. х0 неявляется точкойперегиба, а этопротиворечитусловию f’(x0)=0{Т}Достаточноеусловие (.) перегиба:Пусть ф-цияy=f(x)дифференцируемав (.) х0 и дваждыдифференцируемав некоторойвыколотойокрестностиU(x0,)Если при переходечерез (.) х0 f’’меняет знак,то это точкаперегиба.{Док-во}Рассмотримf(x)-L(x)=f(x)-f(x0)-f’(x0)(x-x0)=(потеореме Лагранжа; лежит междух и х0) =f’()(x-x0)-f’(x0)(x-x0)=(ТЛагранжа леж ме/ду и х0)=(x-x0)(f’()-f’(x0))=(x-x0)(-x0)f’’();Т.к. т-ка лежит междух0 их то т-ки хи лежат по однусторону от т.х0 (х-х0)(-х0)>0поэьому знакf(x)-L(x)совпадает сознаком f’’();Т.к. т. лежит междуи х0 то т-ки х илежат по однусторону от т.х0 Если при переходечерез т. х0 втораяпроизводнаяменяет знакто и вырожениеf(x)-L(x)-также меняетсвой знак х0-т. перегиба.

#39 Асимптоты:Пустькривая заданаур-нием y=f(x)где х>A=constи ф-ция f(x)– непрерывнапри всех x>A.Пусь прямаяL:задана ур-нием: y=ax+b.Если расстояниеот точки А (x,f(x))до прямой L стремитьсяк 0 при неограниченномвозрастаниих, то прямаяназываетсяасимптотойкривой гаммысоответсвующейх+ Аналогичнопри х-{}Найдёмрасстояниедо пр L(x)=|f(x)-ax-b|/(1+a)Т.к. прямая L–являетсяасимптотойто limx+(x)=0limx+(f(x)-ax-b)=0limx+(f(x)/x-a-b/x)=0limx+(f(x)/x-a)=0a=limx+f(x)/x; b=limx+(f(x)-ax).Для отысканияасимтоты необходимовычислитьlimx+f(x)/xесли этот limнесущ то асимтотысоответсвующейк стремлениюх+нет. Если этотпредел существуети = а то находимbтогда y=ax+b–являетсяасимтотой.{}Пусть функ-цииy=f(x)определенавозможно водностороннейокрестностит. х0 и если дляэтой ф-циивыполняетсяхотябы одноиз равенствlimxх0-0f(x)=limxх0+0f(x)=то прямая х=х0называетсявертикальнойасимптотой.

#40 {O}Ф-цияF(x)называетсяпервообразнойдля ф-ции f(x)на промежуткеХ если эта ф-цияДифференцирунмана этом промежуткеи во всех точкахпромежуткавыполняетсяравенствоF’(x)=f(x){T}Для того чтобыдве дифференцируемыеф-ци F(x)и (x)были первообразнымидля одной и тойже ф-ции f(x)необходимои достаточночтобы они отличалисьна const{Док-во}ПустьF(x)– первообразнаядля f(x)тогда тогдаF’(x)=f(x)(F(x)+c)’=F’(x)=f(x)F(x)+c-первообразнаядля f(x)Если F(x)и (x)– первообразныедля f(x)то рассмотримф-цию (х)=F(x)-(x)для неё’(x)=F’(x)-’(x)=f(x)-f(x)=0Пусть х1,x2Xпотеореме Лагранжа(х2)-(х1)=’(c)(x2-x1)=0т.е (x2)=(x1)(x)=c=const{T}Если F1(x)и F2(x)-двепервообразныедля f(x)на (a,b),то F1(x)-F2(x)=Cна (a,b),где C-некотораяпостоянная.

#41{O}Пусть ф-цияf(x)определенона Х мн-во всехпервообразныхф-ции f(x)на пром Х называетсянеопределённыминтеграломи обозначаетсяf(x)dx; Если F(x)-первообразнаядля f(x)то f(x)dx=F(x)+C;{Cв-ва}1)Если ф-ция F(x)дифференцируемана Х, то F’(x)dx=F’(x)+C;2)Если ф-ция f(x)имеет первообразнуюна Х то для всехточек из этогопромежуткаd(f(x)dx)=f(x)dx;3)Пусть f1andf2имеют на промежуткеХ первообразнуютогда ф-цияf1+f2–также имеетна этом промежуткепервообразнуюи выполненоравенство(f1(x)+f2(x))dx=f1(x)dx+f2(x)dx{д} пусть F1(x)-первообразнаядля f1(x),F2(x)-первообразнаядля f2(x),тогда F1(x)+f2(x)-непрерывнадля f1(x)+f2(x),т.к. (F1(x)+F2(x))’=F1’(x)+F2’(x)=f1(x)+f2(x);5)Если F(x)–первооб дляf(x),то f(ax+b)dx=1/aF(ax+b)+C{д} в самом деле[1/aF(ax+b)]’=1/aaF’(ax+b)=f(ax+b);

#42Метод заменыпеременой внеоп:Пусть f(x)определенаи непрерывнана соответствующеминтервале их=(t)–непрерывнодифференцируемаф-ция на некотороминтервалеизменения t,тогдаf(x)dx=f((t))’(t)dt+C=f((t))d((t))+C-ф-цияинтегрированиязамены переменной.{Т по частям}Пусть ф-цияU(x),V(x)–дифференцируемана некоторомпромежуткеХ и существуетU(x)V’(x)dxтогда существуетинтегралV(x)U’(x)dx=U(x)V(x)-U(x)V’(x)dx–ф-ла дифференцированияпо частям. {Док-во}Т.к. ф-ция U(x)и V(x)дифференцируемына промежуткеХ то по правилудифференцированияпроизведенияполучим(UV)’=U’V+UV’U’V=(UV)’-UV’;Т.к. существуетитегралл UV’dx по условиюЕсли (UV)’dx=UV+Cто U’Vdx=(UV)’dx-UV’dx=UV-UV’dx+Cпроизводнуюпостояннуюк U’Vdx=UV-UV’dx;Примерexsinxdx=exsinx-excosxdx=|U’(x)=exV’(x)=sinx|=exsinx-(excosx-exsinxdx);exsinxdx=exsinx-excox-exsinxdx;2exsinxdx=exsinx-excosxexsinxdx=(exsinx-excosx)/2

#43Поосновной теоремеалгебры каждыймногочленстепени nимеет n–корней с учётомкратностиPn(z)=A1(z-z1)k1(z-zs)ks,k1+…+ks=n;Пусть а-коренькр-ти м многочленаPn(z)Pn(z)=(z-a)mQn-m(z)a-коренькр-ти mмногочлена Pn(z);Пусть многочленPn(x)-имеет действительныйкоофицент,тогда Pn(x)Pn(x)xRПо доказанному:Если комплексноечисло а являетсямногочленомPn(x)то аявляется такжекорнем этогомногочленатой же кратности.Т.к. (z-a)(z-a)является многочленомс действительныммногочленомPn(x)=(x-a1)1(x-ar)r(x-z1)1(x-zs)bs(x-zs)s=(x-a1)1(x-ar)r(x+p1x+q1)1(x+psx+qs)s; Pj/4-qjR,Pj,qjR{Лема} Пусть Pxи Qx–многочленыс действительнымикоофицентами,причём степеньdegP(x)mQ1(x),Q1(a)0то сущ действительноечисло А и многочленс действительнымичислами P1(x),ARтакие, чтоP(x)/Q(x)=A/(x-a)m+P1(x)/(x-a)m-1Q1(x){}Пусть P(x)и Q(x)–многочленыс действительнымикоофициентами,причём degP(x)0-являетсякорнем кратностиmQ(x),т.е. имеет месторавенствоQ(x)=(x+px+q)mQ1(x),Q1(z1)0,p/4-qRи многочленс действ. кооф.P1(x)такие что имеетместо равенствоP(x)/Q(x)=(Mx+N)/(x+px+q)m+P1(x)/(x2+px+q)m-1Q1(x);При любых действитMи Nимеет место:P(x)/Q(x)=(Mx+N)/x+px+q)m+P(x)/Q(x)-(Mx+N)/(x+px+q)m=(Mx+N)/(x+px+q)m+(P(x)-(Mx+N)Q1(x))/(x+px+q)mQ1(x) {T}ПустьP(x)andQ(x)–многочленыс действ многочленамипричём degP(x)(x-a1)1(x-ar)r(x+p1x+q)(x+psx+qs)ps,a1,…,arR,p1q1..psqsR,Pj/4-qji(j),I=1,..,r;j=1,…,IMi(j),Ni(j),I=1,…,s; j=1,…,I;P(x)/Q(x)=A1(1)/(x-a1)1+..+A1(1)/(x-a1)+…+A2(1)/(x-a2)2+…+A2(2)/(x-a2)2+(M1(1)x+N1(1))/(x+p1x+q1)1+…+(M1(1)x+N1(1))/(x+p1x+q1)+…+(Ms(1)x+Ns(1))/(x+ps+qs)s+…+(Ms()x+Ns(s))/(x+psx+qs).; {}Из этого следуетчтоот правильнойрациональнойдроби сводитьсяк интегралуследующихпростейшихдробей 1.Adx/(x-a)=Aln|x-a|+C; 2.Adx/(x-a)m=A(x-a)-mdx=A/(1-m)(x-a)m-1+C3.(Mx+N)dx/(x+px+q)=(M/2)ln(x+px+q)+(N-MP/2)(1/a)arctg(x+P/2)/a+C4.(Mx+N)dx/(x+px+q)m=M/2(1-m)(x+px+q)m-1+(N-MP/2)dt/(t+a)m


#44Ф-цию видаR(x,m(ax+b)/(cx+d)–называютдробно линейнойиррациональностью.С помощью заменыt=m(ax+b)/(cx+d)рационализируеминтеграл.tm=(ax+b)/(cx+d);x=(b-dtm)/(ctm-a)–рациональнаяф-ция от t;dx=(mtm-1(ad-bc)dt)/(ctm-a) R(x,m(ax+b)/(cx+d))dx=R((b-dtm)/(ctm-a),t)(mtm-1(ad-bc)dt)/(ctm-a)=R1(t)dt.R1(t)-рациональная.{}Вида R(x,ax+bx+c)dx,-квадратичнаяиррациональность где а, b,c–постоянныечисла. Еслитрёхчлен ax+bx+cимеет действительныекорни х1 х2 тоax+bx+c=a(x-x1)(x-x2) и R(x,ax+bx+c)=R(x,(x-x1)(x-x2)a/(x-x1)=R1(x,(x-x2)/(x-x1); поэтому пустьax+bx+cне имеет действиткорней и а>0.Тогда подстановка(Эйлера) t=(ax+bx+c)+xaax+bx+c=t-2xta+ax;x=(t-c)/2t(a)+b–рациональнаяфунк-ция от t Ч.Т.Д ;Если а0 (ax+bx+c)>=0)то можно сделатьзамену ax+bx+c=xt+c{}{}

#45Интегрированиевыр R(cosx,sinx);РационализацияR(cosx,sinx)dxдостигаетсяподстановкойt=tg(x/2)(-),(универсальная);sinx=2tg(x/2)/(1+tg(x/2))=2t/(1+t),cosx=(1-tg(x/2))/(1+tg(x/2))=(1-t)/(1+t),x=2arctgt,dx=2dt/(1+t),R(cosx,sinx)dx=R(1-t)/(1+t),2t/(1+t))2dt/(1+t)=R1(t)dt{}Еслифункция R(x,у) обладаетсвойствамичетности илинечетностипо переменнымхили у,то могут упот­реблятьсяи другие подстановки,также рационализиру­ющиеинтеграл.ПустьR(u,v)=P(u,v)/Q(u,v) (u=cosx,v=sinx).гдеPиQ—многочленыот uи v. 1)Если один измногочленовPQчетный по v,aдругой—нечетныйпо и,то подстановкаt=cosxрацио­нализируетинтеграл. 2)Если один измногочленовР,Q четныйпо и,а другой—нечетныйпо и,то подстановкаt=sinxрацио­нализируетинтеграл. 3)Если РиQ: а)оба не изменяютсяпри замене и,vсоответственнона—и,—v илиб) оба меняютзнак, то интегралрационализируетсяподстановкойt= tgx(или t=ctgx).

#46{O}Разбиением[a,b]называетсяпроизвольноемн-во точек xi,I=0,1,…,iудовлетворяющееусловиюx0=a-1{}Каждый из отрезков[xi-1,xi]называетсяотрезком разбиения{} Пусть ф-цияy=f(x)определенана [a,b]и произвольноеразбиение этогоотрезка, в каждомотрезке разбиенияв произвольномобразе выберем(.) i[xi-1,xi]I=1,..,iи рассмотримсумму (f,1,…,i)=I=1if(I)x;-интегральнаясумма {Определение}Число I–называетсяопред ф-ции y=f(x)на отр[a;b]и обозначаетсяabf(x)dxЕсли E>0E=(E)>0| при любом разбиениимелкости ||Eи любом выборе(.) i[xi-1,xi],I=1,…,i| I=1if(i)x-I| ||0{T}Еслиф-ция интегрируемана отр. [a,b]то она ограничинана этом отрезке{Док-во} Пустьф-ция y=f(x)интегрируемана [a,b]но не являетсяограниченным.на этом отрезке.На этом отрезкерассмотримпроизвольноеразбиение отрезка [a,b]то она ограниченахотя бы на одномна одном отр.разбиения.Пусть это будетотр.[xj0-1,xj0]Тогда на этомотрезке существуетпоследовательностьточек {njo}>0| limnf(njo)=Рассмотримсумму =I=1if(I)xi=f(io)xjo+I=1if()xi=f(jo)xjo+BЗафиксируемпроизвольнымобразом i[xi-1,xi]ijolim(f,1,…,0n,..,i)=lim(f(jo)xjo+B)=m>0существуетn0| (f,1,…,jo(n),…,i)>mОтсюда ,что интегральнаясумма при мелкостиразбеения ||0не могут стремитсяни к какомуконечномурезультату.Предположим,что I=lim||0E>0E>0| ,||Eи любой выборточек iвыполняетсянер-во|-I|||=|-I+I|-I|+|I|в частностипри при ||Eможно выбратьточки 1,..,iтакие, что ||>Mф-цияне может бытьне ограниченана отр[a,b].Ч.Т.Д.

#47{O}Дляф-ции y=f(x)определённойв (.) а положимпо определениюаaf(x)dx=0,а для ф-ции y=f(x)интегрируемойна отр.[a,b]положим поопред baf(x)dx=-abf(x)dx {Св-во1} abdx=b-aдействительноф-ция f(x)1на [a,b]по этому прилюбом разбиениии любом выборе(.) if(i)=1=i=1if(i)xi=i=1ix1=(x1-x0)+(x2-x1)+(x3-x2)+…+(xi-x-1)=xi-x0=b-alim||0=b-a{Св-во2} Пустьf,gинтегрируемына отр [a,b], тогда ф-цияf+gтакже интегрируемана отр[а,b]и имет месторавенство:ab(f(x)+g(x))dx=abf(x)dx+abg(x)dx{док} Пусть ={xi}i=ii=oi[xi-1,xi],тогдаE(f+g)=i=1i(f(i)+g(i)xi=ii=1f(i)xi+ii=1g(i)xi=(f)+(g)Т.к. fи g- интегриремына [a,b]то lim||0(f)=abf(x)dx;lim||0(g)=abg(x)dx; lim||0(f+g)=abf(x)dx+abg(x)dxт.о. ф-ция f+g-интегрируемана отр[a,b]и имеет месторавенствоab(f(x)+g(x))dx=lim||0(f+g)=abf(x)dx+abg(x)dx{Св-во №3}Пустьф-ция y=f(x)интегрируемана отр[a,b]тогда для любогодействительногочисла ф-ция f(x)- интегрируемана отр [a,b] и имеетместо равенство aтbf(x)dx=aтbf(x)dx{Св-во 4} Пустьaaтbf(x)dx=aтсf(x)dx+стbf(x)dx{Св-во№5} Еслиy=f(x)интегрируемана отр [a,b]то она интегрируемана любом отр[c,d][a.b]лежащем в этомотрезке. {Св-во№6}Если ф-ции fи gинтегрируемына [a,b]то ф-ция f-gтакже интегрируемана [a,b]{Св-во №7} Пусотьf(x)- итегр-ма на[a,b]и на этом отрinf|f(x)|>0(M>0| x[a,b]|f(x)|>M)Тогда 1/f(x) - такжеинтегрируемана [a,b] {Св-во} Пусьтf(x)-интегр-ма на[a,b]и х[a,b]f(x)0тогдаaтbf(x)dx0

#48{Tо среднем} Пусть1) f и gинтегрируемана [a,b];2) mх[a,b];3) На отр.[a,b]ф-ция g(x) Сохраняетзнак. т.е. оналибо не положительна,либо не отрицательнатогда сущ | maтbf(x)g(x)dx=aтbg(x)dx{Док-во} Т.к. наотр[a,b]mf(x)Mто умножив этонер-во на g(x)получим mg(x)f(x)g(x)Mg(x)при g(x)0; mg(x)f(x)g(x)Mg(x)при g(x)0;Т.к. fи gинтегрируемына [a,b]то интегрируянер-во получимmaтbg(x)dxaтbf(x)g(x)dxMaтbg(x)dxпри g(x)0;maтbg(x)dxaтbf(x)g(x)dxMaтbg(x)dxпри g(x)0;Если aтbg(x)dx=0то из полученногонер-ва находим: aтbf(x)g(x)dx=0рав-во aтbf(x)g(x)dx=aтbg(x)dxвыполнено прилюбом ;Пусть aтbg(x)dx0при g(x)0aтbg(x)dx>0,а при g(x)0aтbg(x)dxaтbg(x)dxв обоих случаяхполучим :maтbf(x)g(x)dx/aтbg(x)dxM;Пологая=aтbf(x)g(x)dx/aтbg(x)dxполучаем утверждениетеоремыaтbf(x)g(x)dx=aтbg(x)dx{Следствие} Придополнительномпредположениичто ф-ция y=f(x)непрывна наотр[a,b]существует[a,b]такое, чтоaтbf(x)g(x)dx=f()aтbg(x)dx

#49Пусть ф-цияy=f(x)интегрируемана отр[a,b]тогдаона интегрируемана отр[a,x]при axbпо св-ву опредF(x)=aтxf(t)dt,x[a,b]– которая называетсяинтеграломс переменнымверхним пределомот ф-ции F(x){T1}Если ф-ция y=f(x)интегрируемана [a,b],то F(х)непрерывнана [a,b].{Док-во} пустьx[a,b]x+x[a,b]Рассмотримприращение:F=F(x+x)-F(x)=aтx+xf(t)dt-aтxf(t)dt;Т.к. ф-ция y=f(x)интегрируемана [a,b]C>0.|f(x)|С x[a,b]|F|=|xтx+xf(t)dt|С|xтx+xdt|=С|x|limx0F=0Значит А- непрерывнав т. х Ч.Т.Д. {T2}Пусть y=f(x)интегрируемана [a,b]и непрерывнав x0[a,b]F(x)=aтxf(t)dtдифференцируемав (.) х0[a,b] и имеет месторавенствоF’(x0)=f(x0){Док-во} Пустьx0+x[a,b]F=F(x0+x)-F(x0)=aтx+xf(t)dt-aтx0f(t)dt=aтx0f(t)dt+x0тx+xf(t)dt-aтx0f(t)dt=xтx0+xf(t)dt |F/t-f(x0)|=|1/x|,x0тx0+xf(t)dt-f(x0)/x=|1/xx0тx0+x(F(t)-f(x0))dt|1/|x||x0тx0+xf(t)-f(x0)dtТ.к. ф-ция f(x)непрерывнав х0 то для любогоE>0>0|при|x-x0|E|f(x)f(x0)|x|Etиз промежуткаот х0 до х0+хвыполняетсянер-во |t-x0||x|+|F(t)-f(x)|F/x-F(f0)|1/x|x0тx0+x(f(t)-f(x0))dtx|Exтx0+xdt|=Elimx0F/x=f(x0)F’(x0)=f(x0)Ч.Т.Д.

50Ф-ла Ньтона-Лейбницаaтbf(x)dx=Ф(b)-Ф(а)=Ф(х)|аb–(1) {T}(основная теоремаинтегральногоисчисления)Пусть ф-цияy=f(x)непрерывнана [a,b]и Ф(х)-какая либоиз её первообразных.(1) {Док-во} F(x)=aтxf(t)dtтогдаф-ции F(x)и Ф(x)первообразныедля f(x)на [a,b]F(x)=Ф(х)+С;aтxf(t)dt=Ф(х)+СЕсли x=aто aтаf(t)dt=00=Ф(а)+СС=-Ф(а)aтxf(t)dt=Ф(х)-Ф(а)Поллагая вравенстве x=bприходим квормуле (1) Ч.Т.Д.

#51{заменапеременной}1)f(x)непр на[a,b];2)x=(t)непрерывнавместе со своейпроизводнойна [a,b];3) ()=a,()=b;4)t[;](t)[a,b];Тогда aтbf(x)dx= aтbf((t))’(t)dt{Док-во} по условиютеоремы наотр[,]определенасложная ф-цияf((t));F(x)-первообрf(x)на [a,b]тогда определенаF((t)),которая потеореме умножениясложной ф-цииявляетсяпервообразнойдля f((t))’(t)на [,] По условиютеоремы подъинтегральныхф-ций в равенствеaтbj(x)dx= aтbj((t))’(t)dtнепрерывнына рассматриваемыхотрезках оба интеграласуществуют.По теор Ньютона-Лейбница: aтbf(x)dx=F(b)-F(a);aтbf((t))’(t)dt=F(())-F(())=F(b)-F(a)=aтbf(x)dxЧ.Т.Д. {Т по частям}Пусть u(x)и v(x)непрерывнысо своимипроизводнымина [a,b]тогда aтbu’(x)v(x)dx=u(x)v(x)|ba-aтbu(x)v’(x)dx{Док-во} Произведение u(x)v(x)имеет на [a,b]непрерывнуюпроизводную(u(x)v(x))’=u(x)v’(x)+u’(x)v(x)по этому потеореме Ньютона-Лейбница u(x)v(x)|ab=aтb(u(x)v’(x)+u’(x)v(x))dx=aтbu(x)v’(x)dx+aтbu’(x)v(x)dxоткуда aтbu’(x)v(x)dx=u(x)v(x)|ba-aтbu(x)v’(x)dx

#52(Площадьплоской фигуры)Заключим фигуруР в прямоугольниксо сторонамипараллельнымиосм Ох и Оу прямоугобозн R;Разабьём прамRна мн-во мелкихпрямоуг.; ОбозначимА фигуру полученнуюобъединениемпрямоуг , целикомлежащих в плоскостиR,а через В фигуруполученнуюобъедин прямоугольниковлежащих в Р.A-AB-B; Пусть d-наибольшаядиагональпрямоугольниковразбиения, еслипри d0 Aи Bк одному и томужепределу, тофигура Р-назквадрируемой,а её площадьсчитаетсяравной ; Пусть ф-цияf(x)–непрерывнана [a,b]и f(x)0x[a;b]и ограниченаснизу осью Оха по бокам x=a,x=b.Пусть ={xi}i=0i=i-произвольноеразбиение отр[a,b];gi={(x,y),x[xi-1,xi],0ymi=inff(x)}Gi={(x,y),x[xi-1,xi],0yMi=supf(x)};Sg=i=1imixi;SG=i=1iMixi{T}Для того, чтобыф-ция f(x)огр на [a,b]была интегрируемана этом отр.необходимои достаточно: lim||0(Sg-SG)=0{Д} т.к. ф-ция f(x)–нерерывнана отр[a,b] то она интегрируемана этом отр. по критериюитегрируемостиlim||0SG=lim||0Sg=S=aтbf(x)dx{сектор} Секторограниченкривой r=f(),где f()– непрерывнана [,]и f()0[,]{} Пусь -произвольноеразбиениеgi={(,r),[i-1,i],0rmi=inff()}Gi={(,r),[i-1,i],0rMi=supf()}Т.к. ф-ция f(x)-непрерывнана отр[,]то она интегрируемана этом отрезкеПлощадь сектораgi=mi/2и Gi=Mi/2;Sg=1/2i=1imi SG=1/2i=1iMi по критерииитегрируемостиlim||0SG=lim||0Sg=S=1/2тf()dP-квадрируемаи Sp=1/2тf()d.


#53Пустьy=f(x)определна на[a,+) и интегрмруемна [a;b]несобственныйинтеграл попромежутку[a,+)под ф-ей f(x)обозначенследующийпредел a+f(x)dx=limb+abf(x)dx.Если указанныйпредел конечен,то интегралa+f(x)dxназываетсясходящимся,если бесконеченили не существует,то расходящийся.{} Пусть с[a,+)abf(x)dx=acf(x)dx+cbf(x)dx{Т} По св-ву пределовa+f(x)dxcущкогда сущ limb+abf(x)dx {Док} Существованиеинтеграла(2) эквивалентносуществованиюпредела,что в свою очередьэквивалентновыполнениюусловия Коши:для любого E> 0 существуетb0где а,такое, чтовыполняетсянеравенство|F(b’’)-F(b’)для всех b'и b",удовлетворяющих неравенствамb0 b'bb’’f(x)dxтеорема доказана.{O}Несобственныминтеграломпо промежутку(a;b]от ф-ции f(x)называетсяследующийпредел abf(x)dx=lima+0abf(x)dx.Если указанныйпредел конеченто называетсясход, если бесконеченили не сущ торасх. {О} aсf(x)dxи сbf(x)dxпри aabf(x)dx-также сходится.{Св-ва} f(x)определенана [a,b)интегрируемана любом отр.aпри хb-0,если b{Св1} abf(x)dx=limb-0F()-F(a)=F(x)|baabf(x)dx limb-0F(){Д} Пусть aabf(x)dx=F()-F(a)по св-ву пределовabf(x)dx=limb-0F()-F(A){2}aтbf1(x)dxи aтbf2(x)dx -сходятся, тоaтb(f1(x)+aтbf2(x))dx=aтbf1(x)dx+aтbf2(x)dx {До} Пусть aa(f1(x+f2(x))dx=af1(x)dx+af2(x)dxт.к. поусл. теор limb-0af1(x)dxи limb-0af2(x)dxто сущ левойчасти полученногоравенства переходя в этомрав-ве к пред.получ утв{3}Еслиf(x)[a,b]baтbf(x)dx,aтbg(x)dx– сход , то aтbf(x)dxaтbg(x)dx{Д} aaf(x)dxag(x)dxпереходя вданном нер-век limb-0получаемутв{4} Пусть u(x)и v(x)–непрерынывместе со своимипроизводнымина [a,b)aтbu(x)v’(x)dx=u(x)v(x)|ba-aтbu’(x)v(x)dx{Д} Пусть aau(x)v’(x)dx= y(x)v(x)|a-au’(x)v(x)dxпо св-ву пределовЕсли сущ пределылюбых выраженийв последнемравенстве тосущ предел3-его ; При сущук пределовпереходя впоследнемрав-ве к предпол. утв.; {5} f(x)непрерывнона [a,b),x=(t)непрерывнавместе со своейпроизводной на [,) и возрастаетна этом промежутке,причём дляa(t)tb-0(t)тогда имеетместо : aтbf(x)dx=тf((t))’(t)dt{Д} Пусть [,)т.к. ф-ция непрна [,)то она отрораж.отр [,]на [a,()]по теореме озамене переменнойв опред получ утв.

#54Будем считатьчто f(x)определён на[a,b)-+{T1}Пусть f(x)0x[a,b)и интегрируемана любом отрезке[a,].Для того чтобыинтеграл abf(x)dxсходился необходимои достаточно,чтобы все интегралыaf(x)dx,aM>0| af(x)dxb-0,тогда еслиabg(x)dx-сходится, сходится иabf(x)dx Если abg(x)dx– расход abf(x)dx– расход. {Док-во}Т.к. f(x)=O(g(x)),xb-0тосуществуетлевая окрестность(.) В для любогох. Т.к. abg(x)dx–сход abf(x)dx– сх по Т1,(0,b)0g(x)dxM(M=const)x(0,b)h0тhf(x)dxC h0тhg(x)dxCMвсе интегралыh0тhf(x)dxограниченыв совокупности,по этому в теореме1 h0тbf(x)dx-схaтbf(x)dx–сх; Аналогичноесли aтbf(x)dx-расходaтbg(x)dx-расх {Предельныйпризнак сравнения}Пусть для неотрицательныхф-ций на [a,b)f(x),g(X)0существуетвозможно бесконечныйпредел limxb-0f(x)/g(x)=k,тогда 1) при 0kиз сходимостиaтbg(x)dxсх-тьaтbf(x)dx;2) при 0+из расходимостиaтbg(x)dxрасх-тьaтbf(x)dx;В часности при0k aтbg(x)dxи aтbf(x)dxсход или расхододновр.{Док-во}1. 0kПо определению предела дляE=1(0,b)| x(0,b)|f(x)/g(x)-k| k-1т.к. g(x)0f(x)g(x)f(x)=o(g(x)),xb-0по Т2 еслиaтbg(x)dx–сх, то aтbf(x)dx-сх.2) Пусть 0+тогда по опредпредела дляE={1при k=+{k/2при k(0,b)| x(0,b)f(x)/g(x)>1при k=+ |f(x)/g(x)-k|при к=+g(x)f(x)/g(x)>k/2g(x)b-0по Т2 если aтbg(x)dx–расход aтbf(x)dx–расх.

#55aтbf(x)dx-называетсяабс. сход еслисходится aтb|f(x)|dxЕсли aтbf(x)dx-сх, а aтb|f(x)|dx– расх то aтbf(x)dx-называетсяусловно сход.{Т}Если интегралабсолютносходится тоон и простосходится. Всамом деле, изсходимостиинтегралаaтb|f(x)|dxследует, чтодля любого E>0на интервале(а, b)найдется точкаb0такая, что еслиb0b' b"bтb’’|f(x)|dx|bтb’’f(x)dx т. е. для интегралаaтbf(x)dx выполняетсяусловие Коши.Так как |aтbf(x)dx|aтb|f(x)|dxто после переходак пределу приb'bдля абсолютносходящегосяинтеграла aтbf(x)dxполучим |aтbf(x)dx|aтb|f(x)|dx{Глав зн не соб}Пустьф-ция y=f(x)определенана всей числовойпрямой и интегрируемана любом конечномотрезке. Главнымзначениемнесобственного-т+f(x)dxназываетсяv.p.т+f(x)dx=lim+-т+f(x)dx;Главное значсовпадает созначением т+по этому гл.знач имеетсмысл рассматриватьнесобственныйинтеграл. Пустьф-ции f(x)интегрируемана отр. [a,c-E],[c+E,b],E>0 Гл.зн.несоб.назv.p.aтbf(x)dx=limE0(aтC-Ef(x)dx+C+Eтbf(x)dx)

#56{Интегральныйпризнак сходимостирядов} Пустьf(x)– непрерывна,возрастаетна [1;+)Тогда (n=1,+)f(n)и 1+f(x)dxсходятся илирасходятсяодновременно{Док-во} Т.к. ф-циянепрерывнана полуинтервале[1,+)то она интегрируемана люблм отрезке[1,][1,+)т.к. ф-ция невозрастаетна [1,+)то для к=1,2,3…f(k)>=f(x)>=f(k+1),при kkk+1f(x)dx>=kk+1f(k+1)dxf(k)>=kk+1f(x)dx>=f(k+1)(k=1,n)f(k){=Sn}>=(k=1,n){=1n+1f(x)dx}kk+1f(x)dx>=(k=1,n)f(k+1){=Sn+1-f(1);Sn>=1n+1f(x)dx>=Sn+1-f(1); Если 1+f(x)dxсх M>0| [1;+) 1f(x)dxSn+1-f(1)1n+1f(x)dxSn+1n;След-но частичныесуммы рядаограниченысверху ряд сходится;Если ряд сходитсято сущ М, то длялюбого n=1,2,3… все частичныесуммы ограниченысверху 1n+1f(x)dxnТ.к. для любого[1,+)nN| 1nf(x)dx1f(x)dx+n+1f(x)dx=1n+1f(x)dxf(x)dx ограниченыв совокупности,значит 1+f(x)dx-сход.ЧТД

1. Понятиеn-мерного арифметическогопространстваRn.Метрика. Метрическиепростран­ства.Открытые изамкнутыемножества вRn.

2. Общееопределениефункции. Сложная,неявно и параметрическизаданная функции,об­ратнаяфункция.

3. Пределчисловойпоследовательности.Теорема оединственностипредела числовойпо­следовательности.Ограниченностьсходящейсяпоследовательности.

4. Бесконечномалые и бесконечнобольшие последовательностии их свойства.Свойства пределов,связанные сарифметическимиоперацияминад последовательностями.Пере­ход кпределу внеравенствах.

5. Понятиепредела функции.Односторонниепределы. Теоремао единственностипреЯсла. Теоремаоб ограниченности(на некоторойокрестноститочки а} функцииf(х), имею­щейконечный пределпри х®а. Бесконечномалые и бесконечнобольшие функциии их свойства.

6. Связьфункции с еепределом.Арифметическиеоперации надпределамифункций. Пре­дельныйпереход внеравенствах.

7. Теоремао пределе сложнойфункции.

8. Сравнениефункций. Эквивалентныефункции. Сравнениебесконечномалых функций.

9. Непрерывностьфункций в точкеке.Односторонняянепрерывность.Точки разрывафунк­ции ихклассификация.Теорема о сохранении-знака непрерырывнойфункции.

10. Свойстванепрерывныхфункций напромежутках.Равномернаянепрерывность.

11. Теоремао непрерывностисложной функции.

12. Теоремао непрерывностиобратной функции.

13. Непрерывностьэлементарныхфункций.

14. Понятиечислового ряда.частичныесуммы, определениесходимостиряда. КритерийКоши сходимостиряда. Необходимоеусловие сходимостиряда. Исследованиена сходи­мостьряда

15. Свойствасходящихсярядов.

16. Рядыс неотрицательнымичленами. Признаксравнения ипредельныйпризнак сравнения.

17. ПризнакиДаламбера иКоши.

18. Знакопеременныечисловые рядыТеорема Лейбницадля знакочередующегосяряда. Оценкаостатка ряда.

19. Абсолютнаяи условнаясходимость.Теорема о связимежду сходимостьюрядов и Свойстваабсолютносходящихсярядов. ПризнакиДаламбера иКоши для знакопеременныхрядов.

20. Рядыс комплекснымичленами.

21. Производнаяи дифференциалфункции. Необходимоеусловие существованияпроизвод­ной.Необходимоеи достаточноеусловие дифференцируемостифункции в точке.

22. Геометрическийсмысл производнойи дифференциала.Уравнениекасательнойи норма­ли кграфику функции.

23. Правилавычисленияпроизводных,связанные сарифметическимидействияминад функ­циями.

24. Производнаясложной функции.

25. Производнаяобратной функции.

26. Логарифмическаяпроизводная.Производныеосновных элементарныхфункций.

27. Производыеи дифференциалывысших порядков.Формула Лейбница.

28. Параметрическоедифференцирование.

29. ТеоремаФерма. Геометрическаяннтерпритадия.

30. ТеоремаРолля. Геометрическаяинтерпрнтация.

31. ТеоремаЛагранжа.Геометрическаяинтерпретация.

32.Теорема Коши.

33.Правило Лопиталя.

34.Формула Тейлорас остаточнымчленом в формеЛагранжа иПеано.

35.Разложениеосновных элементарныхфункции поформуле Маклорена.

36.Признак монотонностифункции.

37.Необходимоеусловие экстремумафункции. Достагочноеусловие экстремумафункции.

38.Выпуклостьи точки перегиба.

39.Асимптоты.

40.Первообразнаяи ее свойства.

41.Неопределенныйинтеграл и егосвойства.

42.Метод заменыпеременнойв неопределенноминтеграле.Интегрированиепо частям.

43.Основные свойстваиз алгебрымногочленов.Интегрированиерациональныхдробей.

44.Интегрированиеиррациональностей.

45.Интегрированиетригонометрическихвыражений.

46.Определенныйинтеграл.Ограниченностьинтегрируемойфункции

47.Свойстваопределенногоинтеграла,

48.Теорема о среднем.

49.Определенныйинтеграл спеременнымверхним пределом.Его непрерывностьи дифференцируемость.

50.Формула Ньютона- Лейбница

51.Формулы заменыпеременнойв определенноминтеграле иинтегрированиепо частям.

52.Площадь плоскойфигуры. 53.Несобственныеинтефалы. Основныеопределенияи свойства.

54.Несобственныеинтегралы отнеотрицательныхфункций. Признаксравнения ипредель­ныйпризнак сравнения.

55.Абсолютнаяи условнаясходимость.Главное значениенесобственногоинтеграла.

56.Интегральныйпризнак сходимостиряда.