В.Ф. Бутузов - Лекции по математическому анализу
Описание файла
PDF-файл из архива "В.Ф. Бутузов - Лекции по математическому анализу", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "математический анализ" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Â.Ô. ÁóòóçîâËåêöèèïîìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó×àñòü IÌîñêâà 2012Á ó ò ó ç î â Â. Ô.Ëåêöèè ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó. ×àñòü I.Ó÷åáíîå ïîñîáèå ñîäåðæèò ïåðâóþ ÷àñòü êóðñà ëåêöèé ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó, êîòîðàÿ èçëàãàåòñÿ â I ñåìåñòðå.  ýòîé ÷àñòèðàññìàòðèâàþòñÿ îñíîâíûå âîïðîñû êóðñà ìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà îäíîé ïåðåìåííîé. Èçëîæåíèå òåîðåòè÷åñêîãî ìàòåðèàëà ñîïðîâîæäàåòñÿðàññìîòðåíèåì èëëþñòðèðóþùèõ ïðèìåðîâ, îñîáîå âíèìàíèå îáðàùàåòñÿ íà ïðèëîæåíèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõ ïîíÿòèé è óòâåðæäåíèé â ôèçèêå.Ïîñîáèå ðàññ÷èòàíî íà ñòóäåíòîâ 1 êóðñà ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòàè ïðåïîäàâàòåëåé, âåäóùèõ çàíÿòèÿ ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó.Ðåöåíçåíòû: ä.ô.-ì.
í., ïðîôåññîð Þ.Ï. Ïûòüåâ,ä.ô.-ì. í., ïðîôåññîð Á.È. Ñàäîâíèêîâc Ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò ÌÃÓèì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà, 2012c Áóòóçîâ Â.Ô., 2012ÎÃËÀÂËÅÍÈÅÏðåäèñëîâèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6à ë à â à 1. Âåùåñòâåííûå ÷èñëà . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Ðàöèîíàëüíûå ÷èñëà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Èððàöèîíàëüíûå ÷èñëà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Ñðàâíåíèå âåùåñòâåííûõ ÷èñåë . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Òî÷íûå ãðàíè îãðàíè÷åííîãî ÷èñëîâîãî ìíîæåñòâà. . . . . . . . 5. Àðèôìåòè÷åñêèå îïåðàöèè íàä âåùåñòâåííûìè ÷èñëàìè . . . 6. Íåêîòîðûå ÷èñëîâûå íåðàâåíñòâà. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Ãåîìåòðè÷åñêîå èçîáðàæåíèå âåùåñòâåííûõ ÷èñåë . . . . . . . . 8. Íåêîòîðûå ÷èñëîâûå ìíîæåñòâà. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .77891014161617Ã ë à â à 2. Ïðåäåë ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Ïîíÿòèå ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Îïðåäåëåíèå ïðåäåëà ôóíêöèè . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 3. Áåñêîíå÷íî ìàëûå è áåñêîíå÷íî áîëüøèå ôóíêöèè . . . . . . . 4. Ñâîéñòâà ïðåäåëîâ ôóíêöèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Òåîðåìà î ïðåäåëå ìîíîòîííîé ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . .181819253134à ë à â à 3. Íåïðåðûâíîñòü ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 1. Îïðåäåëåíèå íåïðåðûâíîñòè. Òî÷êè ðàçðûâà ôóíêöèè . . . . . 2. Ñâîéñòâà íåïðåðûâíûõ ôóíêöèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Òåîðåìà î ñóùåñòâîâàíèè è íåïðåðûâíîñòè îáðàòíîé ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Íåïðåðûâíîñòü ýëåìåíòàðíûõ ôóíêöèé . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Çàìå÷àòåëüíûå ïðåäåëû. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3737414344484Îãëàâëåíèåà ë à â à 4.
Ïðîèçâîäíûå è äèôôåðåíöèàëû . . . . . . . . . . . . . . 1. Îïðåäåëåíèå ïðîèçâîäíîé. Ïðîèçâîäíûå íåêîòîðûõ îñíîâíûõ ýëåìåíòàðíûõ ôóíêöèé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Ôèçè÷åñêèé è ãåîìåòðè÷åñêèé ñìûñë ïðîèçâîäíîé . . . . . . . . 3. Äèôôåðåíöèðóåìîñòü è äèôôåðåíöèàë ôóíêöèè . . . . . . .
. 4. Ïðàâèëà äèôôåðåíöèðîâàíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Ïðîèçâîäíàÿ îáðàòíîé ôóíêöèè. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Ïðîèçâîäíàÿ ñëîæíîé ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Èíâàðèàíòíîñòü ôîðìû ïåðâîãî äèôôåðåíöèàëà . . . . . . . . . 8. Ïðîèçâîäíûå âûñøèõ ïîðÿäêîâ .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. Äèôôåðåíöèàëû âûñøèõ ïîðÿäêîâ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10. Ïðîèçâîäíûå âåêòîð-ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ã ë à â à 5. Èíòåãðàëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 1. Ïåðâîîáðàçíàÿ è íåîïðåäåëåííûé èíòåãðàë . . . . . . . . . . . . . 2. Îñíîâíûå ñâîéñòâà íåîïðåäåëåííûõ èíòåãðàëîâ . . . . . . . . . . 3. Äâà ìåòîäà èíòåãðèðîâàíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Èíòåãðèðîâàíèå ðàöèîíàëüíûõ ôóíêöèé . . . . . . . . . . . . . . . 5. Ïîíÿòèå îïðåäåëåííîãî èíòåãðàëà . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Ñóììû Äàðáó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Íåîáõîäèìîå è äîñòàòî÷íîå óñëîâèå èíòåãðèðóåìîñòè ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. Êëàññû èíòåãðèðóåìûõ ôóíêöèé . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 9. Ñâîéñòâà îïðåäåëåííîãî èíòåãðàëà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10. Ôîðìóëû ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Ôîðìóëà ÍüþòîíàËåéáíèöà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12. Çàìåíà ïåðåìåííîé è èíòåãðèðîâàíèå ïî ÷àñòÿì â îïðåäåëåííîì èíòåãðàëå . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13. Ãåîìåòðè÷åñêèå ïðèëîæåíèÿ îïðåäåëåííîãî èíòåãðàëà . . . . . 14. Ôèçè÷åñêèå ïðèëîæåíèÿ îïðåäåëåííîãî èíòåãðàëà . . . . . . . . 15. Ìåòîäû ïðèáëèæåííîãî âû÷èñëåíèÿ îïðåäåëåííûõ èíòåãðàëîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.535356596364666971737581818485889497101103107111112115118122124à ë à â à 6. ×èñëîâûå ïîñëåäîâàòåëüíîñòè . . . . . . . . . . . . . . . . 134 1. Òåîðåìà î ñòÿãèâàþùåéñÿ ñèñòåìå ñåãìåíòîâ . . . . . . . . . . . . 134 2. Ïðåäåëüíûå òî÷êè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè . . . . . . . . . . .
. . . . . 135Îãëàâëåíèå5 3. Êðèòåðèé Êîøè ñõîäèìîñòè ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. . . . . . . . . . 140 4. Âòîðîå îïðåäåëåíèå ïðåäåëà ôóíêöèè.. . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5. Êðèòåðèé Êîøè ñóùåñòâîâàíèÿ ïðåäåëà ôóíêöèè. . . . . . . . . 145Ã ë à â à 7.Îñíîâíûå òåîðåìû î íåïðåðûâíûõ è äèôôåðåíöèðóåìûõ ôóíêöèÿõ . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Òåîðåìû îá îãðàíè÷åííîñòè íåïðåðûâíûõ ôóíêöèé . . . . . . . 2. Ðàâíîìåðíàÿ íåïðåðûâíîñòü ôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Âîçðàñòàíèå è óáûâàíèå ôóíêöèè â òî÷êå. Ëîêàëüíûé ýêñòðåìóì . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Òåîðåìû Ðîëëÿ è Ëàãðàíæà. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Ôîðìóëà Êîøè. Ïðàâèëî Ëîïèòàëÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Ôîðìóëà Òåéëîðà . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7. Ôîðìóëà Ìàêëîðåíà è åå ïðèìåíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . .Ã ë à â à 8.Èññëåäîâàíèå ïîâåäåíèÿ ôóíêöèé è ïîñòðîåíèåãðàôèêîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 1. Òî÷êè ëîêàëüíîãî ýêñòðåìóìà è ïðîìåæóòêè ìîíîòîííîñòèôóíêöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Íàïðàâëåíèå âûïóêëîñòè è òî÷êè ïåðåãèáà ãðàôèêà ôóíêöèè 3. Àñèìïòîòû ãðàôèêà ôóíêöèè. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 4. Ïîñòðîåíèå ãðàôèêîâ ôóíêöèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Ïðèáëèæåííîå âû÷èñëåíèå êîðíåé óðàâíåíèé . . . . . . . . . . .Ñïèñîê ëèòåðàòóðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148148151152153158163167177177180184187189198ÏðåäèñëîâèåÓ÷åáíîå ïîñîáèå íàïèñàíî íà îñíîâå ìíîãîëåòíåãî îïûòà÷òåíèÿ êóðñà ëåêöèé ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó.  íåì ñîäåðæèòñÿ ïåðâàÿ ÷àñòü êóðñà, êîòîðàÿ èçëàãàåòñÿ íà ëåêöèÿõâ I ñåìåñòðå.
 ýòîé ÷àñòè ðàññìàòðèâàþòñÿ îñíîâíûå âîïðîñûìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà ôóíêöèé îäíîé ïåðåìåííîé. Òåîðåòè÷åñêèé ìàòåðèàë ñîïðîâîæäàåòñÿ èëëþñòðèðóþùèìè ïðèìåðàìè,îñîáîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ïðèëîæåíèÿì ìàòåìàòè÷åñêèõ ïîíÿòèé è óòâåðæäåíèé â ôèçèêå. Ïî õîäó èçëîæåíèÿ ÷èòàòåëþïðåäëàãàþòñÿ íåáîëüøèå çàäàíèÿ.Ïîñîáèå ïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóåò äåéñòâóþùåé ïðîãðàììåêóðñà ìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà, ïðåäñòàâëåííûé â íåì ìàòåðèàëìèíèìèçèðîâàí òàêèì îáðàçîì, ÷òî åãî ìîæíî ðåàëüíî èçëîæèòüíà ëåêöèÿõ â òå÷åíèå ñåìåñòðà ïðè òðåõ ÷àñàõ ëåêöèé â íåäåëþ.Ýòî îòëè÷àåò ïîñîáèå îò äðóãèõ èçâåñòíûõ ó÷åáíèêîâ ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó äëÿ ôèçè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé, â êîòîðûõíàðÿäó ñ îñíîâíûì ìàòåðèàëîì ñîäåðæàòñÿ äîïîëíèòåëüíûå ðàçäåëû.Ïîñîáèå ðàññ÷èòàíî íà ñòóäåíòîâ 1 êóðñà ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà è ïðåïîäàâàòåëåé, âåäóùèõ çàíÿòèÿ ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó.
Îíî ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî è íà äðóãèõ ôàêóëüòåòàõ ÌÃÓ, à òàêæå â äðóãèõ âóçàõ.Ïðåäëàãàåìûé êóðñ ëåêöèé ñêëàäûâàëñÿ íà ïðîòÿæåíèè ðÿäàëåò, ïðè åãî ôîðìèðîâàíèè ÿ èñïûòûâàë áëàãîòâîðíîå âëèÿíèåèçâåñòíûõ ó÷åáíèêîâ äëÿ ñòóäåíòîâ ôèçè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé:¾Îñíîâû ìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà¿ Â.À.
Èëüèíà è Ý.Ã. Ïîçíÿêà,¾Ìàòåìàòè÷åñêèé àíàëèç¿ Ë.Ä. Êóäðÿâöåâà, ¾Êóðñ ìàòåìàòè÷åñêîãî àíàëèçà¿ Ñ.Ì. Íèêîëüñêîãî. Ïåðâûé èç íàçâàííûõ ó÷åáíèêîâ äîëãèå ãîäû ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ó÷åáíèêîì ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó àíàëèçó íà ôèçè÷åñêîì ôàêóëüòåòå ÌÃÓ.
Ññûëêè íà íåãîâ òåêñòå ëåêöèé äàþòñÿ ïîä íîìåðîì [1].Ïðè ïîäãîòîâêå ïîñîáèÿ ê ïå÷àòè áîëüøóþ ïîìîùü, ñâÿçàííóþ ñ êîìïüþòåðíûì íàáîðîì òåêñòà, îêàçàëè ìíå êîëëåãèïî êàôåäðå ìàòåìàòèêè ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà ÌÃÓ, îñîáåííîÍ.Å. Øàïêèíà, Ä.À. Ãðà÷åâ, È.Å. Ìîãèëåâñêèé. Âñåì èì ÿ ïðèçíàòåëåí è áëàãîäàðåí.Â.Ô. ÁóòóçîâÃëàâà 1ÂÅÙÅÑÒÂÅÍÍÛÅ ×ÈÑËÀ 1. Ðàöèîíàëüíûå ÷èñëàÏðîñòåéøèìè ÷èñëàìè ÿâëÿþòñÿ öåëûå ïîëîæèòåëüíûå ÷èñëà1, 2, ..., èñïîëüçóåìûå ïðè ñ÷åòå. Îíè íàçûâàþòñÿ íàòóðàëüíûìè ÷èñëàìè, è ëþäè çíàëè èõ òàê ìíîãî òûñÿ÷åëåòèé íàçàä, ÷òîçíàìåíèòûé ìàòåìàòèê Ëåîïîëüä Êðîíåêåð ñêàçàë: ¾Áîã ñîçäàëíàòóðàëüíûå ÷èñëà; âñå îñòàëüíîå äåëî ðóê ÷åëîâåêà¿.