∑КОЛЛОК.
Тренажёр по матанализу
ТЕМА 51 / 55 · ПУНКТ 54 10–15 минут

Предел композиции

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

Что означают буквы и значки17 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.
yy
Другое число или результат функции: часто пишут y = f(x).
bb
Ещё одно заданное число или точка, обычно второй конец промежутка.
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
Ещё одно множество или предельное значение, указанное в формуле.
XX
Множество исходных элементов; для функции — её область определения.
YY
Множество возможных значений функции.
ZZ
Третье пространство: туда попадает результат композиции функций.
ff
Функция: правило, которое каждому допустимому аргументу сопоставляет значение.
gg
Другая функция, например для сравнения или композиции с f.
ε\varepsilon
Любая выбранная точность результата: насколько близко нужно подойти к пределу.
∈\in
«Принадлежит»: элемент находится в указанном множестве.
⊆\subseteq
«Содержится»: каждый элемент первого множества лежит и во втором.
→\to
Стрелка показывает направление отображения или приближения к пределу.
∘\circ
Композиция функций: сначала применяем правую, затем левую.
ШАГ 01

Разбираемся в теме

Пусть f:X→Yf:X\to Y, g:Y→Zg:Y\to Z, BX\B_X — база в XX, BY\B_Y — база в YY.

Если g→Ag\to A по BY\B_Y и для каждого C∈BYC\in\B_Y найдётся B∈BXB\in\B_X с f(B)⊆Cf(B)\subseteq C, то g∘f→Ag\circ f\to A по BX\B_X.

Из одного только f(x)→bf(x)\to b и g(y)→Ag(y)\to A при y→by\to b вывод может быть неверен, если f(x)=bf(x)=b бесконечно часто и g(b)≠Ag(b)\ne A.

Нужно либо f(x)≠bf(x)\ne b финально, либо непрерывность gg в bb.

РАЗБЕРИ ПО РИСУНКУ

Композиция переносит близость по цепочке

XBYCZA ± εfgf(B) ⊂ C ⇒ g(f(B)) близко к A
Сначала g близка к A на C. Затем выбираем B так, чтобы f(B) целиком попало в C.
ДЛЯ УСТНОГО ОТВЕТА

Доказательство

  1. Для заданной ε\eps выбираем C∈BYC\in\B_Y, на котором d(g(y),A)<εd(g(y),A)<\eps.
  2. По условию выбираем B∈BXB\in\B_X с f(B)⊂Cf(B)\subset C.
  3. Тогда для всякого x∈Bx\in B имеем f(x)∈Cf(x)\in C и d(g(f(x)),A)<εd(g(f(x)),A)<\eps.
Понял идею?Проверь себя на задаче или устном вопросе.