∑КОЛЛОК.
Тренажёр по матанализу
ТЕМА 48 / 55 · ПУНКТ 49 10–15 минут

Предел функции по базе

Сначала пойми идею. Затем попробуй рассказать доказательство своими словами и закрепи результат задачей.

Что означают буквы и значки18 обозначений

Здесь — обозначения, которые встретятся в этой теме. Точный смысл буквы уточняй по формуле рядом с ней.

xx
Произвольный элемент множества или число, с которым работаем.
aa
Заданное число или точка; в теме о пределах часто это значение, к которому приближаемся.
dd
Расстояние между двумя точками.
AA
Предельное значение функции: число или точка, к которой стремится f(x).
BB
Элемент базы: область допустимых аргументов, достаточно близких к пределу.
CC
Второе предполагаемое значение предела; в доказательстве показываем, что A и C обязаны совпасть.
XX
Множество исходных элементов; для функции — её область определения.
YY
Множество возможных значений функции.
ff
Функция: правило, которое каждому допустимому аргументу сопоставляет значение.
R\R
Множество вещественных чисел: все точки числовой прямой.
ε\varepsilon
Любая выбранная точность результата: насколько близко нужно подойти к пределу.
B\mathcal B
База: семейство областей, по которым аргумент приближается к пределу.
∀\forall
«Для любого»: утверждение должно быть верно при каждом допустимом выборе.
∃\exists
«Существует»: достаточно найти хотя бы один подходящий объект.
∈\in
«Принадлежит»: элемент находится в указанном множестве.
⊆\subseteq
«Содержится»: каждый элемент первого множества лежит и во втором.
∩\cap
Пересечение: элементы, которые есть одновременно в обоих множествах.
→\to
Стрелка показывает направление отображения или приближения к пределу.
ШАГ 01

Разбираемся в теме

  • Для f:X→Yf:X\to Y, где (Y,d)(Y,d) — метрическое пространство, lim⁡Bf=A\lim_{\B}f=A означает ∀ε>0 ∃B∈B ∀x∈B: d(f(x),A)<ε\forall\eps>0\ \exists B\in\B\ \forall x\in B:\ d(f(x),A)<\eps.
  • При Y=RY=\R расстояние есть ∣f(x)−A∣|f(x)-A|.

База говорит, как аргумент приближается; предел говорит, куда приближается значение.

Обычный lim⁡x→af(x)\lim_{x\to a}f(x) — частный случай с проколотыми окрестностями.

РАЗБЕРИ ПО РИСУНКУ

База выбирает аргументы, предел ограничивает значения

B ∈ 𝓑xBε(A)f(x)f∀ ε > 0 ∃ B ∈ 𝓑: f(B) ⊂ Bε(A)
Для любой полосы ширины ε вокруг A найдётся элемент базы B, все значения f(x) на котором попадают в полосу.
ДЛЯ УСТНОГО ОТВЕТА

Доказательство

  1. Единственность предела в метрическом YY: если A≠CA\ne C, возьми ε=d(A,C)/3\eps=d(A,C)/3.
  2. Найдутся BA,BC∈BB_A,B_C\in\B, на которых ff близка к A,CA,C.
  3. В некотором B⊆BA∩BCB\subseteq B_A\cap B_C возьми точку xx; тогда d(A,C)≤d(A,f(x))+d(f(x),C)<2d(A,C)/3d(A,C)\le d(A,f(x))+d(f(x),C)<2d(A,C)/3, противоречие.
Понял идею?Проверь себя на задаче или устном вопросе.