שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

גבול פונקציה

הוסרו 120 בתים, 11:21, 7 ביוני 2016
נפתח את הביטוי:
 
:<math>\left|\frac{(x+2)(x+4)}{x+1}-8\right|=\left|\frac{x^2+6x+8-8x-8}{x+1}\right|=\left|\frac{x^2-2x}{x+1}\right|=\left|\frac{x(x-2)}{x+1}\right|</math>
 
 
אנו רואים כי כאשר <math>x\to 2</math> המונה שואף לאפס, והמכנה ל- <math>3</math> . נרצה, אם כך, לחסום את המכנה מלמטה על-ידי קבוע גדול מאפס, כך נוכל להקטין את המכנה, ולהגדיל את הביטוי.
בהגדרת קושי לגבול פונקציה הכללנו את הרעיון של גבול של סדרה, אך לא השתמשנו בו. בהגדרת הגבול לפי היינה נסתמך על הגדרת הגבול של סדרה.
<font size=4 color=#3c498e>'''הגדרה.''' </font>
<math>L</math> נקרא '''הגבול של <math>f</math> בנקודה <math>a</math>''' אם <math>f</math> מוגדרת בסביבה מנוקבת של <math>a</math> וגם לכל סדרה <math>x_n</math> המקיימת את שני התנאים הבאים:
*<math>\forall n:x_n\ne a</math>
*<math>\lim_{n\to\infty}x_n=a</math> (כאשר זהו גבול של סדרות)
מתקיים כי הסדרה <font size=4 color=#3c498emath>'''הגדרה.''' </font>L נקרא '''הגבול של f בנקודה a''' אם f מוגדרת בסביבה מנוקבת של a וגם לכל סדרה <math>(x_n)</math> המקיימת את שני התנאים הבאים:*שואפת ל- <math>\forall n:x_n\neq a</math>*<math>\lim_{n\rightarrow\infty}x_n=aL</math> (כאשר זהו שוב, גבול של סדרות).
מתקיים כי הסדרה <math>f(x_n)</math> שואפת ל-L (שוב, גבול של סדרות). <font size=4 color=#a7adcd>'''תרגיל.''' </font> הוכח כי <math>\lim_{x\rightarrow x_0}ax^k=ax_0^k</math>
הוכח כי <math>\lim\limits_{x\to x_0}ax^k=ax_0^k</math>
'''פתרון.'''
לכל סדרה <math>x_0\neq ne x_n\rightarrow to x_0</math> מתקיים לפי אריתמטיקת גבולות של סדרות כי  ::<math>ax^k=a\cdot x \cdots x\rightarrow to a\cdot x_0 \cdots x_0 = ax_oax_0^k</math>  '''מסקנה.''' קל להראות כי לכל פולינום p מתקיים <math>\lim_{x\rightarrow x_0}p(x)=p(x_0)</math>
<font size=4 color=#a7adcd>'''תרגילמסקנה.''' קל להראות כי לכל פולינום p מתקיים <math>\lim\limits_{x\to x_0}p(x)=p(x_0)</fontmath>
הוכח כי לא קיים הגבול <mathfont size=4 color=#a7adcd>\lim_{x\rightarrow 0}sin(e^{\frac{1}{x}})'''תרגיל.'''</mathfont>
הוכח כי לא קיים הגבול <math>\lim\limits_{x\to 0}\sin(e^{\frac{1}{x}})</math>
'''הוכחה.''' נראה כי קיימות סדרות
::<math>0\neq ne x_k,y_k\rightarrow to 0</math> כך ש::<math>\lim f(x_k)\neq \lim f(y_k)</math>
כך ש-
:<math>\lim f(x_k)\ne\lim f(y_k)</math>
נזכר בעובדה שלכל מספר שלם k מתקיים:
::<math>sin\Big(\frac{\pi}{2}+2\pi k\Big)=1</math> ::<math>sin\Big(\frac{3\pi}{2}+2\pi k\Big)=-1</math> 
:<math>\sin\Big(\frac{3\pi}{2}+2\pi k\Big)=-1</math>
נרצה סדרה המקיימת
 ::<math>e^{\frac{1}{x_k}}=\frac{\pi}{2}+2\pi k</math> 
ולכן ניקח
 ::<math>x_k=\frac{1}{ln\Big(\frac{\pi}{2}+2\pi k\Big)}</math> 
באופן דומה ניקח
::<math>y_k=\frac{1}{\ln\Big(\frac{3\pi}{2}+2\pi k\Big)}</math>  
ואז נקבל
 ::<math>\lim f(x_k)=1\neq ne -1 =\lim f(y_k)</math>
==גבולות ידועים==
::<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{\sin(x)}{x}=1</math>
:<math>\lim_{x\to 0}\frac{1-\cos(x)}{x}=0</math>
::<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-\cos(x)}{x^2}=0\frac{1}{2}</math>
 ::<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-cos(x)}{x^2}=\frac{1}{2}</math>  ::<math>\lim_{x\rightarrow 0}\frac{ln(1+x)}{x}=1</math>
==דוגמאות==
חשב את הגבולות הבאים:
 *<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-\cos(x)}{\sin(x)}</math>  
'''פתרון''':
 ::<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-\cos(x)}{\sin(x)}=\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-\cos(x)}{\sin(x)}\cdot\frac{x}{x} = \lim_{x\rightarrow to 0}\frac{1-\cos(x)}{x}\frac{x}{\sin(x)}=0\cdot 1 = 0</math>   *<math>\lim_{x\rightarrow 0}\frac{5x^2+2x}{3x^3+2x^2+x}</math>
*<math>\lim_{x\to 0}\frac{5x^2+2x}{3x^3+2x^2+x}</math>
'''פתרון''':
 ::<math>\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{5x^2+2x}{3x^3+2x^2+x}=\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{x(5x+2)}{x(3x^2+2x+1)}=\lim_{x\rightarrow to 0}\frac{5x+2}{3x^2+2x+1}=2</math>
'''הערה''': שימו לב שכאשר המשתנה שואף לאפס, החזקה המשמעותית היא דווקא '''הנמוכה''' בניגוד לכאשר המשתנה שואף לאינסוף.
*<math>\lim_{x\rightarrow to\infty}xsinx\sin\Bigleft(\tfrac{1}{x}\right)</math>'''פתרון''': נבצע הצבה <math>y=\frac{1}{x}</math> ולכן זה בעצם שווה לגבול:<math>\Biglim_{x\to\infty}x\sin\left(\tfrac{1}{x}\right)=\lim_{y\to 0^+}\frac{\sin(y)}{y}=1</math>
'''פתרון''': נבצע הצבה <math>y=\frac{1}{x}</math> ולכן זה בעצם שווה לגבול ::*<math>\lim_{x\rightarrow \inftyto 0}xsin\Big(\frac{1}{x}\Big)=\lim_{y\rightarrow 0^+}\frac{1}{y}sin(y) = 1</math>  *<math>\lim_{x\rightarrow 0}xsin\Bigleft(\fractfrac{1}{x}\Bigright)</math> '''פתרון''': שואפת לאפס כפול חסומה, לכן הגבול הינו אפסהנו <math>0</math> .
*<math>f(x)=\begin{cases}x^2 & x\in\mathbb{Q}\\ 0 & x\notin\mathbb{Q}\end{cases}</math>
הראנו בסרטון על הגדרת הגבול לפי סדרות (לעיל) כי גבול פונקציה זו קיים אך ורק בנקודה אפס <math>0</math> וערכו שם הוא אפס<math>0</math> .
226
עריכות