Главная » Просмотр файлов » 1610912322-b551b095a53deaf3d3fbd1ed05ae9b84

1610912322-b551b095a53deaf3d3fbd1ed05ae9b84 (824701), страница 30

Файл №824701 1610912322-b551b095a53deaf3d3fbd1ed05ae9b84 (Зорич 2-е издание (на английском)) 30 страница1610912322-b551b095a53deaf3d3fbd1ed05ae9b84 (824701) страница 302021-01-17СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

But since (x1 < x2 ) ⇔ (a x1 < a x2 ) (when a > 1), for any numbers x1 , x2 ∈ R such that x1 ∈ A and x2 ∈ B we have x1 < x2 . Consequently, theaxiom of completeness is applicable to the sets A and B, and it follows that thereexists x0 such that x1 ≤ x0 ≤ x2 for all x1 ∈ A and x2 ∈ B. We shall show thata x0 = y0 .1223LimitsIf a x0 were less than y0 , then, since a x0 +1/n → a x0 as n → ∞, there would be anumber n ∈ N such that a x0 +1/n < y0 . Then we would have (x0 + n1 ) ∈ A, while thepoint x0 separates A and B.

Hence the assumption a x0 < y0 is untenable. Similarlywe can verify that the inequality a x0 > y0 is also impossible. By the properties ofreal numbers, we conclude from this that a x0 = y0 .140 We have assumed up to now that a > 1. But all the constructions could berepeated for 0 < a < 1. Under this condition 0 < a r < 1 if r > 0, so that in 60 and100 we now find that (x1 < x2 ) ⇒ (a x1 > a x2 ) where 0 < a < 1.Thus for a > 0, a = 1, we have constructed a real-valued function x → a x on theset R of real numbers with the following properties:1) a 1 = a;2) a x1 · a x2 = a x1 +x2 ;3) a x → a x0 as x → x0 ;4) (a x1 < a x2 ) ⇔ (x1 < x2 ) if a > 1, and (a x1 > a x2 ) ⇔ (x1 < x2 ) if 0 < a < 1;5) the range of values of the mapping x → a x is R+ = {y ∈ R | 0 < y}, the setof positive numbers.Definition 7 The mapping x → a x is called the exponential function with base a.The mapping x → ex , which is the case a = e, is encountered particularly oftenand is frequently denoted exp x.

In this connection, to denote the mapping x → a x ,we sometimes also use the notation expa x.b) The logarithmic function. The properties of the exponential function show thatit is a bijective mapping expa : R → R+ . Hence it has an inverse.Definition 8 The mapping inverse to expa : R → R+ is called the logarithm to basea (0 < a, a = 1), and is denotedloga : R+ → R.Definition 9 For base a = e, the logarithm is called the natural logarithm and isdenoted ln : R+ → R.The reason for the terminology becomes clear under a different approach to logarithms, one that is in many ways more natural and transparent, which we shallexplain after constructing the fundamentals of differential and integral calculus.By definition of the logarithm as the function inverse to the exponential function,we have ∀x ∈ R loga a x = x ,∀y ∈ R+ a loga y = y .It follows from this definition and the properties of the exponential function inparticular that in its domain of definition R+ the logarithm has the following properties:3.2 The Limit of a Function1231 ) loga a = 1;2 ) loga (y1 · y2 ) = loga y1 + loga y2 ;3 ) loga y → loga y0 as R+ y → y0 ∈ R+ ;4 ) (loga y1 < loga y2 ) ⇔ (y1 < y2 ) if a > 1 and (loga y1 > loga y2 ) ⇔ (y1 < y2 )if 0 < a < 1;5 ) the range of values of the function loga : R+ → R is the set R of all real numbers.Proof We obtain 1 ) from property 1) of the exponential function and the definitionof the logarithm.We obtain property 2 ) from property 2) of the exponential function.

Indeed, letx1 = loga y1 and x2 = loga y2 . Then y1 = a x1 and y2 = a x2 , and so by 2), y1 · y2 =a x1 · a x2 = a x1 +x2 , from which it follows that loga (y1 · y2 ) = x1 + x2 .Similarly, property 4) of the exponential function implies property 4 ) of the logarithm.It is obvious that 5) ⇒ 5 ).Property 3 ) remains to be proved.By property 2 ) of the logarithm we haveloga y − loga y0 = logay,y0and therefore the inequalities−ε < loga y − loga y0 < εare equivalent to the relationloga a −ε = −ε < logayy0 < ε = loga a ε ,which by property 4 ) of the logarithm is equivalent toy< a ε for a > 1,y0yaε << a −ε for 0 < a < 1.y0−a ε <In any case we find that ify0 a −ε < y < y0 a εwhen a > 1ory0 a ε < y < y0 a −εwhen 0 < a < 1,we have−ε < loga y − loga y0 < ε.1243LimitsFig.

3.2Thus we have proved thatlimR+ y→y0 ∈R+loga y = loga y0 .Figure 3.2 shows the graphs of the functions ex , 10x , ln x, and log10 x =: log x;Fig. 3.3 gives the graphs of ( 1e )x , 0.1x , log1/e x, and log0.1 x.We now give a more detailed discussion of one property of the logarithm that weshall have frequent occasion to use.We shall show that the equality6 ) loga bα = α loga bholds for any b > 0 and any α ∈ R.Proof 10 The equality is true for α = n ∈ N. For by property 2 ) of the logarithmand induction we find loga (y1 · · · yn ) = loga y1 + · · · + loga yn , so that loga bn = loga b + · · · + loga b = n loga b.20 loga (b−1 ) = − loga b, for if β = loga b, thenb = aβ ,b−1 = a −βandloga b−1 = −β.30 From 10 and 20 we now conclude that the equality loga (bα ) = α loga b holdsfor α ∈ Z.40 loga (b1/n ) = n1 loga b for n ∈ Z. Indeed,nloga b = loga b1/n = n loga b1/n .3.2 The Limit of a Function125Fig.

3.350 We can now verify that the assertion holds for any rational number α =In fact,mmloga b = m loga b1/n = loga b1/n = loga bm/n .nmn∈ Q.60 But if the equality loga br = r loga b holds for all r ∈ Q, then letting r inQ tend to α, we find by property 3) for the exponential function and 3 ) for thelogarithm that if r is sufficiently close to α, then br is close to bα and loga br isclose to loga bα .

This means thatlim loga br = loga bα .Qr→αBut loga br = r loga b, and thereforeloga bα = lim loga br = lim r loga b = α loga b.Qr→αQr→αFrom the property of the logarithm just proved, one can conclude that the following equality holds for any α, β ∈ R and a > 0:6) (a α )β = a αβ .Proof For a = 1 we have 1α = 1 by definition for all α ∈ R. Thus the equality istrivial in this case.If a = 1, then by what has just been proved we have β = β loga a α = β · α loga a = β · α = loga a αβ ,loga a αwhich by property 4 ) of the logarithm is equivalent to this equality.c) The power function.

If we take 1α = 1, then for all x > 0 and α ∈ R we havedefined the quantity x α (read “x to power α”).1263LimitsFig. 3.4Definition 10 The function x → x α defined on the set R+ of positive numbers iscalled a power function, and the number α is called its exponent.A power function is obviously the composition of an exponential function andthe logarithm; more preciselyx α = a loga (xα)= a α loga x .Figure 3.4 shows the graphs of the function y = x α for different values of theexponent.3.2.3 The General Definition of the Limit of a Function (Limitover a Base)When proving the properties of the limit of a function, we verified that the onlyrequirements imposed on the deleted neighborhoods in which our functions weredefined and which arose in the course of the proofs were the properties B1 ) andB2 ), mentioned in the introduction to the previous subsection.

This fact justifies thedefinition of the following mathematical object.a. Bases; Definition and Elementary PropertiesDefinition 11 A set B of subsets B ⊂ X of a set X is called a base in X if thefollowing conditions hold:B1 ) ∀B ∈ B (B = ∅);B2 ) ∀B1 ∈ B ∀B2 ∈ B ∃B ∈ B (B ⊂ B1 ∩ B2 ).In other words, the elements of the collection B are nonempty subsets of X andthe intersection of any two of them always contains an element of the same collection.In Table 3.1 we list some of the more useful bases in analysis.3.2 The Limit of a Function127Table 3.1Notation forthe baseReadSets (elements) of thebaseDefinition of and notationfor elementsx→ax tends to aDeleted neighborhoodsof a ∈ RŮ (a) := {x ∈ R | a − δ1 << x < a + δ2 ∧ x = a},where δ1 > 0, δ2 > 0x→∞x tends to infinityNeighborhoods ofinfinityU (∞) := {x ∈ R | δ < |x|},where δ ∈ Rx → a, x ∈ EorEx→aorx −→∈E ax tends to a in EDeleted neighborhoods*of a in EŮ E (a) := E ∩ Ů (a)x → ∞, x ∈ EorEx→∞orx −→∈E ∞x tends toinfinity in ENeighborhoods** ofinfinity in EUE (∞) := E ∩ U (∞)* Itis assumed that a is a limit point of E** Itis assumed that E is not boundedIf E = Ea+ = {x ∈ R | x > a} (resp.

E = Ea− = {x ∈ R | x < a}) we writex → a + 0 (resp. x → a − 0) instead of x → a, x ∈ E, and we say that x tendsto a from the right (resp. x tends to a from the left) or through larger values(resp. through smaller values). When a = 0 it is customary to write x → +0 (resp.x → −0) instead of x → 0 + 0 (resp. x → 0 − 0).The notation E x → a + 0 (resp. E x → a − 0) will be used instead ofx → a, x ∈ E ∩ Ea+ (resp. x → a, x ∈ E ∩ Ea− ). It means that x tends to a in Ewhile remaining larger (resp.

smaller) than a.If+−E = E∞= {x ∈ R | c < x} resp. E = E∞= {x ∈ R | x < c} ,we write x → +∞ (resp. x → −∞) instead of x → ∞, x ∈ E and say that x tendsto positive infinity (resp. x tends to negative infinity).The notation E x → +∞ (resp. E x → −∞) will be used instead of+ (resp. x → ∞, x ∈ E ∩ E − ).x → ∞, x ∈ E ∩ E∞∞When E = N, we shall write (when no confusion can arise), as is customary inthe theory of limits of sequences, n → ∞ instead of x → ∞, x ∈ N.We remark that all the bases just listed have the property that the intersection oftwo elements of the base is itself an element of the base, not merely a set containingan element of the base. We shall meet with other bases in the study of functionsdefined on sets different from the real line.1111 For example, the set of open disks (not containing their boundary circles) containing a givenpoint of the plane is a base.

The intersection of two elements of the base is not always a disk, butalways contains a disk from the collection.1283LimitsWe note also that the term “base” used here is an abbreviation for what is calleda “filter base”, and the limit over a base that we introduce below is, as far as analysisis concerned, the most important part of the concept of a limit over a filter,12 createdby the modern French mathematician H. Cartan.b. The Limit of a Function over a BaseDefinition 12 Let f : X → R be a function defined on a set X and B a base in X.A number A ∈ R is called the limit of the function f over the base B if for everyneighborhood V (A) of A there is an element B ∈ B whose image f (B) is containedin V (A).If A is the limit of f : X → R over the base B, we writelim f (x) = A.BWe now repeat the definition of the limit over a base in logical symbols:lim f (x) = A := ∀V (A) ∃B ∈ B f (B) ⊂ V (A) .BSince we are considering numerical-valued functions at the moment, it is usefulto keep in mind the following form of this fundamental definition:lim f (x) = A := ∀ε > 0 ∃B ∈ B ∀x ∈ B f (x) − A < ε .BIn this form we take an ε-neighborhood (symmetric with respect to A) insteadof an arbitrary neighborhood V (A).

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
5,08 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6367
Авторов
на СтудИзбе
310
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее