Granica funkcji wykład 4

Podobne dokumenty
Granice funkcji-pojęcie pochodnej

Granica funkcji wykład 5

Granica funkcji wykład 4

Pochodna funkcji: definicja, podstawowe własności wykład 5

Pochodna funkcji: definicja, podstawowe własności wykład 6

Pochodna funkcji c.d.-wykład 5 ( ) Funkcja logistyczna

Pochodna funkcji: zastosowania przyrodnicze wykłady 7 i 8

Analiza matematyczna i algebra liniowa Pochodna funkcji

Wykład 5. Zagadnienia omawiane na wykładzie w dniu r

1. Definicja granicy właściwej i niewłaściwej funkcji.

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Wykład z Podstaw matematyki dla studentów Inżynierii Środowiska. Wykład 3. ANALIZA FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Pojęcie funkcji. Funkcja liniowa

Wykład 11. Informatyka Stosowana. Magdalena Alama-Bućko. 18 grudnia Magdalena Alama-Bućko Wykład grudnia / 22

Granice funkcji. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #8 1 / 21

Rachunek Różniczkowy

11. Pochodna funkcji

Pochodną funkcji w punkcie (ozn. ) nazywamy granicę ilorazu różnicowego:

Podstawy analizy matematycznej II

Ciągłość funkcji f : R R

PLAN WYNIKOWY Z MATEMATYKI DLA KLASY IV TECHNIKUM 5 - LETNIEGO

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI KLASA III ZAKRES ROZSZERZONY (90 godz.) , x

WYKŁAD Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ I. dr. Elżbieta Kotlicka. Centrum Nauczania Matematyki i Fizyki

Projekt Informatyka przepustką do kariery współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Elementy matematyki, wykład 5. Pochodna funkcji. Daniel Wójcik Szymon Łęski.

Ciągi. Granica ciągu i granica funkcji.

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

Rachunek różniczkowy funkcji f : R R

Ekstrema globalne funkcji

MATEMATYKA I SEMESTR WSPIZ (PwZ) 1. Ciągi liczbowe

Rozdział 3. Granica i ciągłość funkcji jednej zmiennej

22 Pochodna funkcji definicja

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Pochodne funkcji, przebieg zmienności funkcji

1. Pochodna funkcji. 1.1 Pierwsza pochodna - definicja i własności Definicja pochodnej

f(x + x) f(x) . x Pochodne ważniejszych funkcji elementarnych (c) = 0 (x α ) = αx α 1, gdzie α R \ Z (sin x) = cos x (cos x) = sin x

Zbiory liczbowe i funkcje wykład 1

6. Granica funkcji. Funkcje ciągłe.

FUNKCJE LICZBOWE. Na zbiorze X określona jest funkcja f : X Y gdy dowolnemu punktowi x X przyporządkowany jest punkt f(x) Y.

Pochodna funkcji. Niech f : A R, a A i załóżmy, że istnieje α > 0 taka, że

Pojęcie funkcji. Funkcja liniowa

Pochodna funkcji a styczna do wykresu funkcji. Autorzy: Tomasz Zabawa

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

Pojęcie funkcji. Funkcje: liniowa, logarytmiczna, wykładnicza

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ. Wykorzystano: M A T E M A T Y K A Wykład dla studentów Część 1 Krzysztof KOŁOWROCKI

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Granice funkcji, asymptoty i ciągłość

Wykłady 11 i 12: Całka oznaczona

II. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

Wymagania edukacyjne z matematyki klasa IV technikum

VIII. Zastosowanie rachunku różniczkowego do badania funkcji. 1. Twierdzenia o wartości średniej. Monotoniczność funkcji.

Wykład 6, pochodne funkcji. Siedlce

Granica funkcji. 8 listopada Wykład 4

Granica funkcji. 27 grudnia Granica funkcji

Elementy rachunku różniczkowego i całkowego

Funkcje wielu zmiennych

Roksana Gałecka Okreslenie pochodnej funkcji, podstawowe własnosci funkcji różniczkowalnych

SIMR 2013/14, Analiza 1, wykład 5, Pochodna funkcji

PRZEDMIOTOWY SYSTEM OCENIANIA Z MATEMATYKI DLA KLASY 3TI ROK SZKOLNY 2018/2019

Notatki z Analizy Matematycznej 2. Jacek M. Jędrzejewski

Pochodna funkcji. Zastosowania pochodnej. Badanie przebiegu zmienności

Granica funkcji. 16 grudnia Wykład 5

Ciągi liczbowe wykład 3

Jolanta Pająk Wymagania edukacyjne matematyka w zakresie rozszerzonym w klasie 2f 2018/2019r.

WYDZIAŁ INFORMATYKI I ZARZĄDZANIA, studia niestacjonarne ANALIZA MATEMATYCZNA1, lista zadań 1

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

Pochodna funkcji. Zastosowania

1.1. Rachunek zdań: alternatywa, koniunkcja, implikacja i równoważność zdań oraz ich zaprzeczenia.

Wykład 10: Całka nieoznaczona

1.. FUNKCJE TRYGONOMETRYCZNE Poziom (K) lub (P)

1 Równania nieliniowe

Poziom wymagań. Temat lekcji Zakres treści Osiągnięcia ucznia 1. WIELOMIANY 1. Stopień i współczynniki wielomianu

Pochodna funkcji wykład 5

Asymptoty funkcji. Pochodna. Zastosowania pochodnej

Ci agło s c funkcji 2 grudnia 2014 Ci agło s c funkcji

DEFINICJA. E-podręcznik pod redakcją: Vsevolod Vladimirov Autor: Tomasz Zabawa

4.3 Wypukłość, wklęsłość l punkty przegięcia wykresu funkcji

Liczba godzin. Uczeń: wykres ciągu. K P 1 wyraz ciągu. wyznacza kolejne wyrazy ciągu, gdy danych jest kilka jego. początkowych wyrazów K P

Kryteria oceniania z matematyki dla klasy M+ (zakres rozszerzony) Klasa II

Pochodne. Zbigniew Koza. Wydział Fizyki i Astronomii

Pochodną funkcji w punkcie nazywamy granicę ilorazu różnicowego w punkcie gdy przyrost argumentu dąży do zera: lim

Zestaw nr 6 Pochodna funkcji jednej zmiennej. Styczna do krzywej. Elastyczność funkcji. Regu la de l Hospitala

FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH

Rozdział 1. Zmienne losowe, ich rozkłady i charakterystyki. 1.1 Definicja zmiennej losowej

1 Zbiory i funkcje. Prolog-zależności funkcyjne w naukach przyrodniczych

SYLABUS. Studia Kierunek studiów Poziom kształcenia Forma studiów. stopnia

Wykłady z matematyki - Pochodna funkcji i jej zastosowania

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

Wymagania edukacyjne, kontrola i ocena. w nauczaniu matematyki w zakresie. rozszerzonym. dla uczniów technikum. część III

MATeMAtyka 4 Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych

Pochodna i jej zastosowania

MATEMATYKA KL II LO zakres podstawowy i rozszerzony

Matematyka ZLic - 2. Granica ciągu, granica funkcji. Ciągłość funkcji, własności funkcji ciągłych.

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

Rachunek różniczkowy funkcji dwóch zmiennych

Szczegółowe wymagania edukacyjne z matematyki w klasie 2c (poziom rozszerzony)

Agata Boratyńska ZADANIA Z MATEMATYKI, I ROK SGH GRANICA CIĄGU

Kształcenie w zakresie rozszerzonym. Klasa IV

III. Funkcje rzeczywiste

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

ROZKŁAD MATERIAŁU DO II KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

Transkrypt:

Granica funkcji wykład 4 dr Mariusz Grządziel 27 października 2008 Problem obliczanie prędkości chwilowej Droga s, jaką przemierzy kulka ołowiana upuszczona z wysokiej wieży po czasie t: s = gt2 2, gdzie g = 9,81 m s 2 Chcemy znaleźć prędkość kulki w danym momencie, np dla t = 2 Prędkość kulki w chwili t możemy zdefniować jako liczbę do której zbiega iloraz gdy zbiega do 0 Ponieważ s(t + ) s(t) s(t + ) s(t) = 0,5(gt2 + 2g + g() 2 gt 2 ) = gt + g 2 więc intuicja podpowiada nam, że prędkość kulki w chwili t jest równa gt Formalizacja problemu Problemy: W jaki sposób można sformalizaować powyższe rachunki (przy użyciu pojęcia granicy); W jaki sposób wykonywać podobne rachunki,gdy funkcja s jest bardziej skomplikowana? Rozwiązanie tych problemów dzięki pojęciom granicy funkcji i pochodnej Granica funkcji Oznaczenie S(x 0 ) = S(x 0, r) dla pewnego r > 0 Definicja 1 Niech x 0 R oraz niech funkcja f będzie funkcja określona przynajmniej na sasiedztwie S(x 0, r) dla pewnego r > 0 Liczba g jest granica właściwa funkcji f w punkcie x 0, co zapisujemy f(x) = g, wtedy i tylko wtedy, gdy dla dowolnego ciagu punktów (x n ) z sasiedztwa S(x 0, r) zbieżnego do x 0 mamy: f(x n) = g n 1

Granica prawostronna, lewostronna Uwaga Jeśli w powyższej definicji zamienimy S(x 0, r) na sąsiedztwo prawostronne x 0 S + (x 0 ) = (x 0, x 0 + r) dla pewnego r > 0, to otrzymamy definicję granicy prawostronnej w funkcji f w punkcie x 0 ; granica lewostronna funkcji f może być określona w analogiczny sposób Obrazowo: funkcja f ma w punkcie x 0 granicę właściwą g, gdy jej wartości odpowiadają argumentom dążącym do punktu x 0 (i różnym od tego punktu) dążą do liczby g Podana przez nas definicja granicy funkcji w punkcie została sformułowana przez E Heinego (1821-1881) Przykład Uzasadnic, że (2x 7) = 1 x 4 Rozwiazanie Niech (x n ) będzie dowolnym ciągiem spełniającym warunki: {x n } S(4) oraz x n = 4 n Wtedy (2x n 7) = 2 ( x n) 7 = 2 4 7 = 1 n n n Granica właściwa w nieformalnie Obrazowo: funkcja f ma w granicę właściwą g, jeżeli jej wartości odpowiadające argumentom dążącym do dążą do granicy g Zamiast równości f(x) = g stosowany jest też zapis f(x) g, gdy x albo f( ) = g Uwaga Definicja Heinego granicy właściwej funkcji w jest podobna do poprzedniej Przykład Można pokazać, że 5 x + 3 = 0 Twierdzenia o granicach właściwych funkcji Twierdzenie 1 (o arytmetyce granic funkcji) Jeżeli funkcje f i g maja granice właściwe w punkcie x 0, to (f(x) + g(x)) = f(x) + g(x), (1) (f(x) g(x)) = f(x) g(x), (2) (cf(x)) = c f(x), c R, (3) (f(x) g(x)) = f(x) g(x), (4) f(x) g(x) = f(x) x x0 g(x), o ile g(x) 0, (5) (6) 2

Uwaga Powyższe twierdzenie jest prawdziwe także dla granic funkcji w i w Przykład Korzystając z twierdzeń o arytmetyce granic funkcji można obliczyć: Dwie ważne granice Można pokazać, że oraz że x 1 x 1 x 5 1 = 1 5 sin x x 0 x = 1 (7) e x 1 = 1 (8) x 0 x Asymptota pozioma Definicja 2 (asymptoty poziomej funkcji) Prosta y = b nazywamy asymptota pozioma funkcji f w wtedy i tylko wtedy, gdy: (f(x) b) = 0 Analogicznie definiujemy asymptotę poziomą w Przykład Prosta y = 0 jest asymptotą poziomą funkcji wykładniczej f(x) = ( 1 2 )x w + bo: Funkcje ciagłe [(1 2 )x 0] = 0 Definicja 3 (funkcji ciągłej w punkcie) Niech x 0 R oraz niech funkcja f będzie określona przynajmniej na otoczeniu O(x 0 ) Funkcja f jest ciagła w punkcie x 0 wtedy i tylko wtedy, gdy f(x) = f(x 0 ) (9) Obrazowo: funkcja jest ciągła w punkcie, gdy jej wykres nie przerywa się w tym punkcie Definicja 4 Przedziałem nazywamy zbiór postaci: (a, b),(a, b], [a, b), [a, b], gdzie a < b, lub (, a), (, a], (a, ), [a, ), (, ), gdzie a R Uwaga Przedziałami otwartymi będziemy nazywać zbiory postaci (a, b), (, a), (a, ), (, ) a, b R Funkcje ciagłe na przedziale otwartym Definicja 5 Funkcja jest ciagła na przedziale otwartym I, jeżeli jest ciagła w każdym punkcie tego zbioru Funkcje ciagłe na przedziale domkniętym co najmniej z jednej strony Mówimy, że funkcja f(x) jest ciągła na przedziale [a, ) jeśli jest ciągła na przedziale otwartym (a, ) i prawostronna granica funkcji f w punkcie a jest równa f(a) itd Obrazowo, funkcja jest ciągłą na przedziale, gdy jej wykres można narysować bez odrywania ręki 3

Działania na funkcjach ciagłych Twierdzenie (o ciagłości sumy, róznicy, iloczynu i ilorazu funkcji) Jeżeli funkcje f i g są ciągłe w punkcie x 0, to: 1 funkcja f + g jest ciągła w punkcie x 0 ; 2 funkcja f g jest ciągła w punkcie x 0 ; 3 funkcja f g jest ciągła w punkcie x 0 ; 4 funkcja f g jest ciągła w punkcie x 0, o ile g(x 0 ) 0 Twierdzenie 2 Jeżeli 1 funkcja f jest ciagła w punkcie x 0, 2 funkcja g jest ciagła w punkcie y 0 = f(x 0 ) to funkcja g f jest ciagła w punkcie x 0 ; przypominamy, że g f(x 0 ) = g(f(x 0 )) Można pokazać, że funkcje wielomianowe, wykładnicze, trygonometryczne i ogólnie: wszystkie funkcje elementarne sa ciagłe Iloraz różnicowy Definicja 6 Niech x 0 R oraz niech funkcja f bedzie określona przynajmniej na otoczeniu O(x 0, r), gdzie r > 0 Ilorazem różnicowym funkcji f w punkcie x 0 odpowiadajacym przyrostowi x, gdzie 0 < x < r, zmiennej niezależnej nazywamy liczbę f x = f(x 0 + x) f(x 0 ) x Interpretacja geometryczna ilorazu różnicowego Przypominamy: funkcję postaci y = ax + b nazywamy funkcją liniową Współczynnik kierunkowy a jest równy przyrostowi (zmianie) wartości funkcji liniowej, gdy argument zostanie zwiększony o 1 Iloraz różnicowy jest równy współczynnikowi nachylenia funkcji liniowej, której wykresem jest prosta przechodząca przez punkty (x 0, f(x 0 )), (x 0 + x, f(x 0 + x)) Uwaga Prostą przechodzącą przez dwa dane punkty wykresu nazywamy sieczną Pochodna funkcji Definicja 7 Niech x 0 R oraz niech funkcja f będzie określona przynajmniej na otoczeniu O(x 0 ) Pochodna właściwa funkcji f w punkcie x 0 nazywamy granicę właściwa f f(x) f(x 0 ) (x 0 ) = x x 0 Uwaga Inaczej mówiąc pochodna funkcji f jest granicą ilorazu różnicowego f x gdy x 0 Mamy zatem f (x 0 ) = x 0 f(x 0 + x) f(x 0 ) x Oznaczenia Do oznaczania pochodnej funkcji f w punkcie x 0 stosowane są także symbole df dx (x 0), Df(x 0 ) 4

Obliczanie prędkości chwilowej cd Prędkość ołowianej kulki upuszczonej z wysokiej wieży w chwili t 0 jest równa s (t 0 ) Przypominamy: s(t) = gt2 2 Mamy: s s(t) s(t 0 ) g (t 0 ) = = t t0 t t 0 x t0 2 (t + t 0) = gt 0 Wynik, uzyskany na drodze intuicyjnej na początku wykładu: teraz otrzymany w całkowicie formalny sposób 5