Метка: математический анализ

Символами Ландау являются «О» большое и «о» малое ([latex]O[/latex] и [latex]o[/latex]).

Определение:

Пусть $latex f(x)$ и $latex g(x)$ — две функции, определенные в некоторой проколотой окрестности точки $latex x_0$, причем в этой окрестности $latex g$ не обращается в ноль. Говорят, что:

• $latex f$ является «О» большим от $latex g$ при $latex x\to x_0$ и пишут $latex f=\underset{x\to x_0}{O(g)}$, если существует такая константа $latex C>0$, что для всех $latex x$ из некоторой окрестности точки $latex x_0$ имеет место неравенство $latex |f(x)| \leq C |g(x)|$;
• $latex f$ является «о» маленьким от $latex g$ при $latex x\to x_0$ и пишут $latex f=\underset{x\to x_0}{o(g)}$, если для любого $latex \varepsilon >0$ найдется такая проколотая окрестность $latex U’_{x_0}$ точки $latex x_0$, что для всех $latex x \in U’_{x_0}$ имеет место неравенство $latex |f(x)|<\varepsilon|g(x)|$.

Иначе говоря, в первом случае отношение $latex |f|/|g|$ в окрестности точки $latex x_0$ ограничено сверху, а во втором оно стремится к нулю при $latex x\to x_0$, то есть функция $latex f$ является бесконечно малой в сравнении с $latex g$.

Примеры:

$latex x^2=\underset{x\to 0}{o(x)}$, т.к. $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{x^2}{x}=\lim\limits_{x\to 0}x=0;$
$latex \sin^2 x=\underset{x\to x_0}{O(x)}, x_0 \epsilon \mathbb{R}$, т.к. $latex \lim\limits_{x\to\infty}\frac{\frac{1}{x}}{x}=\lim\limits_{x\to\infty}\frac{1}{x^2}=0;$
$latex -x^3={O(x)}$, т.к. $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{-x^3}{x}=\lim\limits_{x\to 0}-x^2; $ а функция $latex -x^2$ ограничена сверху в окрестности точки 0.
$latex \sin^2 x={O(x)}, x_0 \epsilon \mathbb{R}$, т.к. $latex \lim\limits_{x\to x_0}\frac{\sin^2 x}{x}=\lim\limits_{x\to x_0}\sin x;$ а функция $latex \sin x$ всегда ограничена сверху единицей.

Свойства «О» большого и «о» маленького

Для функций $latex f=f(x),\:g=g(x)$ и $latex x \epsilon \mathbb{R}$ справедливы равенства:

1. $latex o(f)+o(f)=o(f);$
2. $latex o(f)$ тем более есть $latex O(f);$
3. $latex o(f)+O(f)=O(f);$
4. $latex O(f)+O(f)=O(f);$
5. $latex \frac{o(f(x))}{g(x)}=o(\frac{f(x)}{g(x)})$ и $latex \frac{O(f(x))}{g(x)}=O(\frac{f(x)}{g(x)}),$ если $latex g\neq 0;$ 
6. $latex o(o(f))=o(f);$
7. $latex o(Cf)=o(f);$
8. $latex C\cdot o(f)=o(f);$
9. $latex o(f+o(f))=o(f);$
10. $latex o(f)\pm o(f)=o(f);$
11. $latex o(f^n)\cdot o(f^m)=o(f^{n+m}), n,m\epsilon\mathbb{N};$
12. $latex (o(f))^n=o(f^n), n \epsilon\mathbb{N}$ .

Примеры:

$latex \underset {x\to 0}{o(x^2)+o(x^2)}=\underset{x\to 0}{o(x^2)}$
$latex \underset {x\to 0}{o(2x^5)}=\underset{x\to 0}{o(x^5)}$
$latex \underset {x\to 0}{o(x^2)\cdot o(x^3)}=\underset{x\to 0}{o(x^5)}$.

Символ Ландау

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 5 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

Информация

Тест по теме «Символ Ландау»

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 5

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

1. Нет рубрики 0%

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

максимум из 5 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 5

   1.

   Какие из следующих символов являются символами Ландау?

   • $$O$$
   • $$o$$
   • $$L$$
   • $$\bigodot$$
   • $$\Lambda$$
   • $$\sigma$$
   Правильно
   

   Неправильно
   
2. Задание 2 из 5

   2.

   $latex f=\underset{x\to x_0}{O(g)}$
   Какое из следующих утверждений всегда верно для отношения $latex \frac{f}{g}$ в окрестности точки $latex x_0$?

   • Это отношение ограничено сверху в окрестности этой точки.
   • Это отношение ограничено сверху и больше нуля в окрестности этой точки.
   • Это отношение больше нуля в окрестности этой точки.
   • Это отношение стремится к нулю в окрестности этой точки.
   • Это отношение стремится к бесконечности в окрестности этой точки.
   Правильно
   

   Неправильно
   
3. Задание 3 из 5

   3.

   Вопрос на знание свойств
   $latex o(f)$ тем более есть …
   Правильно
   

   Неправильно
   
4. Задание 4 из 5

   4.

   Даны две функции $latex f$ и $latex g$.
   $latex f=\underset{x\to x_0}{o(g)}$

   • Тогда мы можем говорить, что функция f является (бесконечно) (малой) в сравнении с функцией g.
   Правильно
   

   Неправильно
   
5. Задание 5 из 5

   5.

   Вопрос на знание свойств
   Соотнесите следующие выражения с ответом.

   Элементы сортировки

   • $$o(f)+O(f)$$
   • $$o(f+o(f))$$
   • $$(o(f))^n$$
   • $$o(f^n)\cdot o(f^m)$$

   • $$O(f)$$

   • $$o(f)$$

   • $$o(f^n)$$

   • $$o(f^{n+m})$$

   Правильно
   

   Неправильно
   

Источники:

1. Лысенко З.М. Конспект лекций по курсу математического анализа. (тема «Непрерывные функции»).
2. Википедия, статья «О большое и о малое»
   
3. Кытманов А.А., Математический анализ, параграф 1.15.

Рекомендуемая к прочтению литература:

• В.И. Коляда, А.А. Кореновский. Курс лекций по математическому анализу в двух частях (часть 1), 2009, параграф 4.12, с.103-104

Для функции, непрерывной на отрезке по первой теореме Вейерштрасса существует точка, в которой функция принимает наибольшее значение и точка, в которой функция принимает наименьшее значение.

Функция $latex f(x)$ принимает наибольшее значение $latex max$ на отрезке $latex [a;b]$ в точке $latex x_{0}$, если $latex x_{0}\epsilon [a;b]$ и $latex \forall x\epsilon [a;b]$: $latex f(x_{0})> f(x).$
Аналогично функция $latex f(x)$ принимает наименьшее значение $latex min$ на отрезке $latex [a;b]$ в точке $latex x_{1}$, если $latex x_{1}\epsilon [a;b]$ и $latex \forall x\epsilon [a;b]$: $latex f(x_{1})< f(x).$

Примеры:

1.Найти наибольшее и наименьшее значения функции $latex f(x)=x^{2}-4x+6$ на сегменте $latex [-3;10]$.

Решение:

Найдем производную функции $latex {f}'(x)=2x-4$.  Найдем точки, в которых производная равна нулю: $latex {f}'(x)=2x-4=0$ $latex \Rightarrow$  $latex x=2$. Значение $latex x=2$ принадлежит сегменту $latex [-3;10]$. Находим значения функции в полученной стационарной точке и на концах промежутка:

1. $latex f(2)=4-8+6=2$;
2. $latex f(-3)=9+12+6=27$;
3. $latex f(10)=100-40+6=66$.

Таким образом:
$latex f(x)_{min_{[0;5]}}=f(2)=2$;
$latex f(x)_{max_{[0;5]}}=f(10)=66$.

2.Найти отношение радиуса основания к высоте цилиндра $latex h$, если при заданном объеме площадь полной поверхности $latex S$ является наименьшей.

Решение:

Пусть $latex V$ — фиксированный объем цилиндра, площадь полной поверхности $latex S=2\pi x^{2}+2\pi hx$, тогда $latex V=S_{1}\times h=\pi x^{2}h$, где $latex S_{1}$ — площадь основания цилиндра $latex \Rightarrow$ $latex h=\frac{V}{\pi x^{2}}$.

Тогда $latex S=2\pi x^{2} +2\pi x\frac{V}{\pi x^{2}}=2(\pi x^{2}+\frac{V}{x})$. Найдем производную $latex {S}’$: $latex {S}’=2(2\pi x-\frac{V}{x^{2}})$. Найдем стационарные точки: $latex {S}’=2(2\pi x-\frac{V}{x^{2}})=0$ $latex \Rightarrow$ $latex {S}’ =\frac{2\pi x^{3}-V}{x^{2}}=0$ $latex \Rightarrow$ $latex x=\sqrt[3]{\frac{V}{2\pi }}$. Получим: $latex \frac{x}{h}=\frac{x}{\frac{V}{\pi x^{2}}}=\frac{\pi x^{3}}{V}=\frac{\pi \frac{V}{2\pi }}{V}=\frac{1}{2}$ $latex \Rightarrow$ $latex h=2x$.

Вывод: цилиндр при заданном объеме имеет наименьшую площадь полной поверхности, если его высота в 2 раза больше радиуса, т.е в случае, когда осевое сечение — квадрат.

Список литературы:

• Конспект по математическому анализу (преподаватель Лысенко З.М.);
• Фихтенгольц Г.М «Курс дифференциального и интегрального исчисления» (том 1), 5-е издание, глава 4, §1(стр 267) .

Наибольшее и наименьшее значения функции

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 4 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Информация

Тест на тему «Наибольшее и наименьшее значения функций».

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 4

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

1. Нет рубрики 0%

максимум из 7 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 4

   1.

   Функция $latex f(x)$ в точке $latex x_{0}$ принимает наибольшее значение на отрезке $latex [a;b]$, если

   • $$x_{0}\epsilon [a;b] \forall x\epsilon [a;b] f(x_{0})< f(x)$$
   • $$x_{0}\epsilon [a;b] \forall x\epsilon [a;b] f(x_{0})> f(x)$$
   • $$\forall \varepsilon > 0 \exists \delta \forall x_{0}\epsilon U_{\delta } \left | f(x_{0}) \right |<\varepsilon$$
   • Не существует записи наибольшего значения функции.
   Правильно
   

   Неправильно
   

   Неправильно!
2. Задание 2 из 4

   2.

   Найти наименьшее значение функции $latex f(x)=\sqrt{x}+3$:

    
   Правильно
   

   Неправильно
   
3. Задание 3 из 4

   3.

   Установите соответствие между функциями и их наибольшими (наименьшими) значениями:

   Элементы сортировки

   • $$x_{0}=0$$
   • Не имеет ни наибольшего, ни наименьшего значения
   • $$x_{min}=2, x_{max}=66$$

   • $$f(x)=x^{2}$$

   • $$f(x)=x^{3}$$

   • $$f(x)=x^{2}-4x+6$$ на сегменте $$[-3;10]$$

   Правильно
   

   Неправильно
   
4. Задание 4 из 4

   4.

   Укажите правильное утверждение для функции $latex f(x)=1+\sqrt{\left | x \right |}$:

   • Функция не имеет ни наибольшего, ни наименьшего значения.
   • Функция имеет как наибольшее так и наименьшее значение.
   • Функция имеет наименьшее значение, равное единице, но не имеет наибольшего значения.
   • Функция имеет наименьшее значение, равное минус единице и наибольшее значение, равное единице.
   Правильно
   

   Неправильно
   

1. Задача о скорости
   

   Пусть точка движется по прямой. $latex S=S(t)$ — путь пройденый точкой за время $latex t$ от начала движения. Путь пройденный точкой за время от $latex t$ до $latex t+\Delta t =$ $latex S(t+\Delta t) — S(t)$ .
   
   Средняя скорость: $latex V_{cp}=\frac{S(t+\Delta t)-S(t)}{\Delta t}$
   Если движение точки — равномерное, то $latex V_{cp}$ — постоянная.
   Если же движение неравномерное, то $latex V_{cp}$ не меняется при изменении $latex \Delta t$ .
   Определение:
   Мгновенной скоростью называют скорость точки в момент $latex t$: $latex V(t)=\lim\limits_{\Delta t\to 0} V_{cp}=\lim\limits_{\Delta t\to 0} \frac{S(t+\Delta t)-S(t)}{\Delta t}$ .

2. Задача о касательной
   

   Пусть функция $latex f$ определена в $latex \delta$-окрестности точки $latex x_0$ и непрерывна в этой окрестности.
   
   Возьмем две точки на графике: $latex M_0 (x_0;y_0)$ и $latex M(x_0+\Delta x;f(x_0+\Delta x))$ .
   Уравнение прямой, проходящей через точки $latex M$ и $latex M_0$ имеет вид $latex y-y_0=\frac{\Delta y}{\Delta x}(x-x_0)$, где $latex \Delta y=f(x_0+\Delta x)-f(x_0)$, $latex \Delta x=x-x_0$.
   $latex \frac{\Delta y}{\Delta x}= \tan \alpha$
   Эту прямую называют секущей, а число $latex k=\tan \alpha$ — угловым коэффициентом секущей.
   $latex \Delta x \to 0 => \Delta y \to 0 => MM_0 = \sqrt{(\Delta x)^2+(\Delta y)^2} \to 0$
   Определение:
   Касательной кривой заданной уравнением $latex y=f(x)$ в точке $latex x_0$ называют предельное положение секущей при $latex \Delta x \to 0$.
   Если существует $latex \lim\limits_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = k_0$, то существует предельное положение секущей.
   Таким образом, если существует $latex \lim\limits_{\Delta x \to 0}\frac{\Delta y}{\Delta x}$, то прямая, проходящая через точку $latex M_0$ с угловым коэффициентом $latex k_0$ называется касательной к графику функции $latex y=f(x)$ в точке $latex x_0$ .

В обеих задачах речь идет о пределе отношения приращения функции к приращению аргумента.

Задачи, которые приводят к понятию производной

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 5 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

Информация

Тест по теме «Задачи, которые приводят к понятию производной»

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 5

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

1. Нет рубрики 0%

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 5

   1.

   Какие задачи рассматривались в данной теме?

   • Задача о скорости
   • Задача о касательной
   • Задача о круге
   • Задача об ускорении
   • Задача о давлении
   Правильно
   

   Неправильно
   
2. Задание 2 из 5

   2.

   Скорость точки в момент t называют …
   Правильно
   

   Неправильно
   
3. Задание 3 из 5

   3.

   Верно ли следующее утверждение?

   В обеих задачах речь идет о пределе отношения приращения аргумента к приращению функции.

   • Да
   • Нет
   Правильно
   

   Неправильно
   

   Нет, наоборот.
4. Задание 4 из 5

   4.

   Сопоставьте следующие термины с задачами, в которых они использовались.

   Элементы сортировки

   • Мгновенная скорость
   • Угловой коэффициент секущей
   • Ускорение

   • Задача о скорости

   • Задача о касательной

   • Не использовался

   Правильно
   

   Неправильно
   
5. Задание 5 из 5

   5.

   Вопрос на знание задач

   • В задаче о касательной число k=tan α называют (угловым) (коэффициентом) касательной.
   Правильно
   

   Неправильно
   

Источники:

1. Лысенко З.М. Конспект лекций по курсу математического анализа. (тема «Дифференциальное вычисление функций с одной переменной»).
   

Рекомендуемая к прочтению литература

• Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления (том 1), 1962, глава 3, §1, с. 186-189

Определение:

Если в некоторой проколотой окрестности точки $latex x_0$ определены функции $latex f,g$ и $latex \alpha$, такие, что имеют место соотношения $latex f(x)=g(x)\alpha(x), \lim\limits_{x\to x_0}\alpha(x)=0$, то функцию $latex f$ называют бесконечно малой функцией в сравнении с $latex g$ при $latex x\to x_0$ и пишут $latex f=\underset{x\to x_0}{o(g)}; f(x)=\underset{x\to x_0}{o(g(x))}$ .

Замечание:

Если $latex \forall x \epsilon U_{\delta}(x_0): g(x)\neq 0$, то $latex \lim\limits_{x\to x_0} \frac{f(x)}{g(x}=\lim\limits_{x\to x_0}\alpha(x)=0$ .

Примеры:

$latex x^2=\underset{x\to \infty}{o(x^4)}$, т.к. $latex \lim_{x\to \infty}\frac{x^2}{x^4}=\lim\limits_{x\to \infty}\frac{1}{x^2}=0$

$latex \lim\limits_{x\to \infty}\frac{\sin x}{x}=0: \sin x=\underset{x\to \infty}{o(x)}$
$latex \lim\limits_{x\to \infty}\frac{\arctan x}{x}=0: \arctan x=\underset{x\to \infty}{o(x)}$.

Определение:

• В случае, когда в записи $latex f=\underset{x\to x_0}{o(g)}$   $latex g$ — бесконечно малая функция, говорят, что $latex f$ — бесконечно малая функция более высокого порядка малости, чем $latex g$, $latex g$ — бесконечно малая функция более низкого порядка малости, чем $latex f$.

• В случае, когда в записи $latex \lim\limits_{x\to x_0}\frac{f(x)}{g(x)}=a, a<\infty, a\neq 0$, $latex f$ и $latex g$ — бесконечно малые функции при $latex x\to x_0$, говорят, что $latex f$ и $latex g$ являются бесконечно малыми функциями одного порядка малости.
• В случае, когда в записи $latex \lim\limits_{x\to x_0}\frac{f(x)}{g^m(x)}=a, a<\infty, a\neq 0$  $latex g$ — бесконечно малая функция, говорят, что бесконечно малая функция $latex f$ имеет $latex m$-й порядок малости относительно функции $latex g$.

Примеры:

$latex x^2=\underset{x\to 0}{o(x)}$, т.к. $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{x^2}{x}=\lim\limits_{x \to 0}x=0$. $latex x^2$ — бесконечно малая функция более высокого порядка малости, чем $latex x$;
$latex x^3\sin\frac{1}{x}=\underset{x\to 0}{o(x)};$ т.к. $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{x^3\sin\frac{1}{x}}{x}=\lim\limits_{x\to 0}x^2\sin\frac{1}{x}=0$ (т.к. $latex sin \frac{1}{x}$ — ограниченная функция). $latex x^3 sin\frac{1}{x}$ — функция более высокого порядка малости, чем $latex x$;
$latex \tan^2 x=\underset{x\to 0}{o(x)}$, т.к. $latex \lim\limits_{x \to 0}\frac{\tan^2 x}{x}=\lim\limits_{x \to 0}\tan x=0$. $latex \tan^2 x$ — бесконечно малая функция более высокого порядка малости, чем $latex x$;
$latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{\tan x}{x}=1$. Функции $latex \tan x$ и $latex x$ являются бесконечно малыми функциями одного порядка малости.
$latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{\tan^6 x}{x^6}=1$. $latex \tan^6 x$ имеет 6-й порядок малости относительно $latex x$.

Бесконечно малая функция в сравнении с другой

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 5 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

Информация

Тест по теме «Бесконечно большая функция в сравнении с другой»

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 5

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

1. Нет рубрики 0%

максимум из 5 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 5

   1.

   Какие из этих функций являются бесконечно малыми в сравнении с $latex g(x)=x$ при $latex x\to +0$?

   • $$ \frac{1}{x}$$
   • $$ \sin x$$
   • $$ \ln x$$
   • $$ \ln (1+x)$$
   • $$ x^2$$
   • $$ \tan^2 x$$
   • $$0$$
   Правильно
   

   Все правильно.

   Неправильно
   
2. Задание 2 из 5

   2.

   Функция $latex \tan^4 x\cdot\sin^5 x\cdot\ln^2(1+x)$ является бесконечно малой функцией при $latex x\to 0$ какого порядка малости относительно $latex x$?

   • 1
   • 2
   • 4
   • 5
   • 11
   • Все вышеперечисленные
   Правильно
   

   Верно, $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{\tan^4 x\cdot\sin^5\cdot\ln^2(1+x)}{x^{11}}=\lim\limits_{x\to 0}\frac{x^{11}}{x^{11}}=1$.

   Неправильно
   
3. Задание 3 из 5

   3.

   $latex f$ и $latex g$ — бесконечно малые функции при $latex x\to x_0$.
   Равносильны ли следующие два утверждения?

   • $latex f$ является бесконечно малой функцией 1-го порядка малости относительно $latex g$ при $latex x \to x_0$;
   • $latex f$ и $latex g$ являются бесконечно малыми функциями одинакового порядка малости при $latex x \to x_0$.

   • Да.
   • Нет.
   Правильно
   

   Верно.

   Неправильно
   

   Неправильно, оба этих утверждения можно записать в виде $latex \lim\limits_{x\to 0}\frac{f(x)}{g^1(x)}=a, a<\infty, a\neq 0$.
4. Задание 4 из 5

   4.

   Даны бесконечно малые функции $latex f,g$ при $latex x\to x_0$.
   Имеет ли смысл следующее утверждение?

   $latex f(x)=\underset{x\to x_0}{o(g(x))}, g(x)=\underset{x\to x_0}{o(f(x))}$

   • Да
   • Нет
   Правильно
   

   Правильно, по определению выходит, что $latex f(x)=g(x)\alpha(x), \lim\limits_{x\to x_0}\alpha(x)=0$ и $latex g(x)=f(x)\beta(x), \lim\limits_{x\to x_0}\beta(x)=0$ => $latex f(x)=f(x)\alpha(x)\beta(x) => 1=\alpha(x)\beta(x)$, но при $latex x\to x_0\: \alpha(x)=0,\beta(x)=0 => 1=0\cdot 0, x\to x_0 =>$ противоречие.

   Неправильно
   

   Неверно, по определению выходит, что $latex f(x)=g(x)\alpha(x), \lim\limits_{x\to x_0}\alpha(x)=0$ и $latex g(x)=f(x)\beta(x), \lim\limits_{x\to x_0}\beta(x)=0$ => $latex f(x)=f(x)\alpha(x)\beta(x) => 1=\alpha(x)\beta(x)$, но при $latex x\to x_0\: \alpha(x)=0,\beta(x)=0 => 1=0\cdot 0, x\to x_0 =>$ противоречие.
5. Задание 5 из 5

   5.

   Расставьте следующие функции по УБЫВАНИЮ порядка малости относительно $latex x, x\to 0$.

   • $$tan^6 x\sqrt{\sin^5 x}$$
   • $$tan^6 x\sqrt{\sin\sqrt[5]{x}}$$
   • $$x\sqrt[3]{\sin^2 x\tan^4 x}$$
   • $$\ln^2(1+x)$$
   • $$\ln (1+x)^2$$
   • $$\sqrt{x}$$
   Правильно
   

   Неправильно
   

Источники:

1. Лысенко З.М. Конспект лекций по курсу математического анализа. (тема «Непрерывные функции»).
2. Википедия, статья «Бесконечно малая и бесконечно большая»

Рекомендуемая к прочтению литература:

• Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления (том 1), 1962, глава 2, §3, с. 136-137

 Экстремумом функции называется максимальное (минимальное) значение функции на заданном множестве. Точка, в которой достигается экстремум называется точкой экстремума.
Точка $latex x_{0}$ называется точкой локального максимума функции $latex f(x)$, если выполняется условие: [latex] \exists U_{\delta }(x_{0}) :[/latex][latex] \forall x\in U_{\delta }(x_{0}) f(x_{0})\geq[/latex][latex] f(x).[/latex]
Аналогично точка $latex x_{0}$ называется точкой локального минимума функции $latex f(x)$ , если выполняется условие: [latex] \exists U_{\delta }(x_{0}):[/latex][latex]\forall x\in U_{\delta}(x_{0}) f(x_{0})\leq [/latex][latex]f(x).[/latex]

Точки, в которых производная равна нулю, называются стационарными точками.
Точки, в которых функция непрерывна, а её производная либо равна нулю, либо не существует, называются критическими точками.

Теорема (необходимое условие экстремума)

Если точка $latex x_{0}$ — точка экстремума функции $latex f(x)$, то она критическая.

Доказательство

По условию точка $latex x_{0}$ — точка экстремума функции $latex f(x)$ $latex \Rightarrow $ по теореме Ферма производная $latex {f}'(x_{0})=0$ $latex \Rightarrow $ точка $latex x_{0}$ является критической.

Пример:

Найти экстремум функции $latex f(x)=x^{3}-$ $latex 6x^{2}+9x-4$.
Найдем производную этой функции:$latex {f}’=3x^{2}-12x+9$ $latex \Rightarrow $ критические точки задаются уравнением $latex 3x^{2}-12x+9 =0$. Корни этого уравнения $latex x_{1}=3$ и $latex x_{2}=1$.

Как видно по рисунку функция имеет максимум в точке 1, а минимум в точке 3.
Подставим эти значения чтобы убедиться в исходную функцию: $latex f(3)=27-$ $latex 54+27-4=-4$ и $latex f(1)=1-6+9-4=0$ $latex \Rightarrow $ в точке  $latex x_{1}=3$ функция имеет минимум, равный -4, а в точке $latex x_{2}=1$ функция имеет максимум, равный 0.

Замечания:

Не всякая критическая точка является точкой экстремума.

Пример:

Рассмотрим функцию $latex f(x)=x^{3}$. Построим график этой функции:

Производная данной функции в точке $latex x_{0}=0$ $latex {f}'(0)=0$ $latex \Rightarrow$ $latex x_{0}$ по определению является критической точкой, однако в этой точке функция не имеет экстремума.

Теорема (первое достаточное условие экстремума в терминах первой производной)

Пусть функция $latex f(x)$ определена и дифференцируема в некоторой окрестности точки $latex x_{0}$, кроме, быть может, самой точки $latex x_{0}$ и непрерывна в этой точке. Тогда:

1. Если производная $latex {f}’$ меняет знак с «-» на «+» при переходе через точку $latex x_{0}$: $latex \forall x\in $ $latex (x_{0}-\delta ;x_{0}) {f}'(x)<$ $latex 0$ и $latex \forall x\in $ $latex (x_{0}; x_{0}+\delta) {f}'(x)> $ $latex 0$, то $latex x_{0}$ — точка строго минимума функции $latex f(x).$
2. Если производная $latex {f}’$ меняет знак с «+» на «-» при переходе через точку $latex x_{0}$: $latex \forall x\in $ $latex (x_{0}-\delta;x_{0} ){f}'(x)>$ $latex 0$ и  $latex \forall x\in $ $latex (x_{0}; x_{0}+\delta) {f}'(x)< $ $latex 0$, то $latex x_{0}$ — точка строго максимума функции $latex f(x).$

Доказательство

Пусть, например, $latex {f}’$ меняет знак с «-» на «+». Рассмотрим точку $latex x_{0}$ на сегменте $latex \left [ x;x_{0} \right ].$ Воспользуемся теоремой о конечных приращениях Лагранжа: $latex f(x)-f(x_{0})$ $latex ={f}'(\xi)(x-x_{0})$, $latex \xi \in (x;x_{0})$. Поскольку при переходе через точку $latex x_{0}$ функция меняет знак с «-» на «+», то $latex {f}'(\xi)<0$ и $latex x< x_{0}$, то $latex x- x_{0}<0$ $latex f(x)-f(x_{0})>0.$
Аналогично рассмотрим сегмент $latex \left [ x_{0};x \right ]$, получим
$latex f(x)-f(x_{0})>0$ $latex \Rightarrow$ $latex f(x_{0})< f(x)$ $latex \Rightarrow$   $latex x_{0}$ — точка строгого минимума функции.

Замечания:

Если $latex x_{0}$ — точка строго экстремума, то из этого не следует, что производная $latex {f}’ (x) $ меняет знак при переходе через точку $latex x_{0}.$

Теорема (второе достаточное условие строгого экстремума в терминах второй производной)

Пусть дана функция $latex f(x)$, она определена в некоторой окрестности точки $latex x_{0} $, ее первая производная $latex {f}'(x_{0})=0$ и пусть $latex \exists {f}»(x_{0})$, тогда:

1. Если $latex {f}»(x_{0})>0$, то точка $latex x_{0}$ — точка строгого минимума;
2. Если $latex {f}»(x_{0})<0$, то точка $latex x_{0}$ — точка строгого максимума.

Доказательство

Докажем теорему для первого случая, когда $latex {f}»(x_{0})>0$. По скольку $latex {f}»(x_{0})$ непрерывна, то на достаточно малом интервале $latex (x_{0}-\delta ;x_{0}+\delta)$, т.к $latex {f}»(x_{0})>0$, то $latex {f}'(x_{0})$ возрастает в этом интервале. $latex {f}'(x_{0})=0$, значит $latex {f}'(x_{0})<0$ на интервале $latex (x_{0}-\delta ;x_{0})$ и  $latex {f}'(x_{0})>0$ на интервале $latex (x_{0} ;x_{0}+\delta)$.
Таким образом функция $latex f(x)$ убывает на интервале $latex (x_{0}-\delta ;x_{0})$ и возрастает на интервале $latex (x_{0} ;x_{0}+\delta)$ $latex \Rightarrow$ по первому достаточному условию экстремума функция в точке $latex x_{0}$ имеет минимум.
Аналогично доказывается второй случай теоремы.

Замечания:

Если $latex {f}'(x)=0$ и $latex {f}»(x)=0$, то функция $latex f(x)$ может и не иметь экстремум в точке $latex x_{0}.$

Теорема (третье достаточное условие строгого экстремума в терминах производных порядка больше двух)

Пусть функция $latex f(x) $ определена в некоторой окрестности точки $latex x_{0} $, и в этой точке существуют производные до n-го порядка пусть $latex \exists f^{(n)}(x_{0})$, $latex n> 2$ и [latex] {f}'(x_{0})={f}»(x_{0})=…[/latex][latex]=f^{(n-1)}(x_{0})=0[/latex], [latex] f^{(n)}(x_{0})\neq 0.[/latex] Тогда:

1. Если $latex n=2k$ (т.е $latex n$ — четное), то $latex x_{0}$ — точка экстремума:
   • если $latex f^{(n)}(x_{0})<0$, то $latex x_{0}$ — точка локального максимума;
   • если $latex f^{(n)}(x_{0})>0$, то $latex x_{0}$ — точка локального минимума;
2. Если $latex n=2k+1$ (т.е $latex n$ — нечетное), то $latex x_{0}$ — не является точкой экстремума.

Доказательство

Воспользуемся формулой Тейлора в окрестности точки $latex x_{0}$ с остатком в форме Пеано: $latex f(x)=f(x_{0})+ $ $latex \frac{{f}'(x_{0})}{1!}(x-x_{0})+… +$ $latex \frac{f^{(n-1)}(x_{0})}{(n-1)!}(x-x_{0})^{n-1}+$ $latex \frac{f^{(n)}(x_{0})}{n!}(x-x_{0})^{n}+$ $latex o((x-x_{0})^{n}), x\rightarrow x_{0}$.
По скольку все производные до $latex (n-1) $ порядка включительно равны нулю получим: [latex] f(x)-f(x_{0})=[/latex][latex]\frac{f^{n}(x_{0})}{n!}(x-x_{0})^{n}+[/latex][latex]o((x-x_{0})^{n}), x\rightarrow x_{0}.[/latex] Запишем полученное выражение в виде: [latex] f(x)-f(x_{0})=[/latex][latex]\frac{f(n)(x_{0})}{n!}(x-[/latex][latex]x_{0})\left [ 1+\frac{o((x-x_{0})^{n})}{(x-x_{0})^{n}} \right ][/latex]. Выражение $latex [1+\frac{o((x-x_{0})^{n})}{(x-x_{0})^{n})}]>1$. Пусть $latex n=2k$ $latex \Rightarrow$ $latex (x-x_{0}) ^{n}> 0$, [latex] \text{sign}(f(x)-f(x_{0}))=[/latex] [latex] \text{sign} (\frac{f^{(n)}(x_{0})}{n!}(x-x_{0})^{n})[/latex]. Отсюда следует, что сохранение или изменение знака приращения функции во время перехода через точку $latex x_{0}$ зависит от четности $latex n$. Последний факт и доказывает теорему.

Список литературы:

• В.А.Ильин, Э. Г. Позняк «Основы математического анализа» (часть 1) 4-е издание, 1982, стр. 295;
• Лысенко З. М. Конспект по математическому анализу.
• Вартанян Г. М. Конспект по математическому анализу.
• Г.М. Фихтенгольц «Курс дифференциального и интегрального исчечления» (том 1), 1962 год, стр. 278-286;

Экстремум функции

Лимит времени: 0

Навигация (только номера заданий)

0 из 4 заданий окончено

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Информация

Тест для проверки знаний по теме «Экстремум функции».

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается...

Вы должны войти или зарегистрироваться для того, чтобы начать тест.

Вы должны закончить следующие тесты, чтобы начать этот:

Результаты

Правильных ответов: 0 из 4

Ваше время:

Время вышло

Вы набрали 0 из 0 баллов (0)

Средний результат
Ваш результат

Рубрики

1. Нет рубрики 0%

максимум из 4 баллов

Место	Имя	Записано	Баллы	Результат
Таблица загружается
Нет данных

Ваш результат был записан в таблицу лидеров

Загрузка

Имя: E-Mail:

Капча:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

1. Задание 1 из 4

   1.

   Количество баллов: 1

   Какая точка называется стационарной?

   • Точка, в которой производная функции больше нуля.
   • Точка, в которой производная функции не существует.
   • Точка, в которой производная функции равна нулю.
2. Задание 2 из 4

   2.

   Количество баллов: 1

   Верно ли то, что функция $ {f}(x)=x^{2}$ имеет локальный минимум в точке $x_{0}=0$?

   • Да.
   • Нет.
3. Задание 3 из 4

   3.

   Количество баллов: 1

   Выберите необходимые условия выполнения третьего достаточного условия строгого экстремума в терминах производных порядка больше двух:

   • $$\exists f^{(n)},n> 2$$
   • $$f'(x_{0})=f''(x_{0})=...=f^{(n-1)}(x_{0})$$
   • $$f^{(n)}=0$$
   • $$f^{(n)}\neq 0$$
4. Задание 4 из 4

   4.

   Количество баллов: 1

   Пусть дана функция $f(x)=x^{2}+4$. В какой точке достигается экстремум?