 |
Сравнение бесконечно малых функций
|
|
|
|
Пусть 
(х) и 
(х) – бесконечно малые функции (б. м. ф.)
при х 
а, то есть 
, тогда:
1) 
(х) – б. м. ф. более высокого порядка малости по сравнению с 
(х) – б. м. ф.
при х а, если
;
2) (х) – б. м. ф. более низкого порядка малости по сравнению с (х) – б. м. ф.
при х а, если
;
3) (х) и (х) – б. м. ф. одинакового порядка малости
при х а, если
;
4) (х) и (х) – б. м. ф., эквивалентные при х а, если
a(x)~b(x);
5) (х) – б. м. ф. k -го порядка малости по сравнению с (х) –
б. м. ф. при х а, если
.
| Теорема о первом замечательном пределе. | Предел функции  при  существует и равен единице:  .
|
| Теорема о втором замечательном пределе. | Предел функции  , если  ,
и функции  , если  , существует и равен числу  :
 .
|
Применение первого и второго замечательных пределов позволяет доказать справедливость формул в таблице эквивалентных бесконечно малых функций при х а.
| |||
 ~ 
|  ~ 
| ||
 ~ 
| 6а |  ~ 
| |
 ~ 
|  ~ 
| ||
 ~ 
| 7а |  ~ 
| |
 ~ 
|  ~ 
|
Замечание. В случаях, когда аргумент α(х) функции в вычисляемом пределе стремится не к нулю, а к отличному от нуля числу, например, α(х) 
а, а 
0, вводят новую переменную
t = α(х) – а.
Тогда, если α (х) а, то t 0 (функция t (х) должна быть непрерывной функцией в окрестности точки t = 0).
Новая переменная t 0 (при α(х) а), и для нее легко можно использовать таблицу эквивалентных бесконечно малых функций.
Например, вычислим предел
Предварительно сделаем следующие преобразования:
при 
и воспользуемся результатами преобразований:
= 
Бесконечно большие функции (б. б. ф.), так же как и бесконечно малые, можно сравнивать между собой.
Если предел отношения двух бесконечно больших функций равен:
1. Бесконечности, тогда в числителе – б. б. ф. более высокого порядка роста;
|
|
|
2. Нулю, тогда в числителе – б. б. ф. более низкого порядка роста;
3. Постоянному числу, не равному нулю или единице, тогда эти бесконечно большие функции одинакового порядка роста;
4. Единице, тогда бесконечно большие функции эквивалентны.
Полезно иметь в виду, что при вычислении пределов отношений конечного числа б. б. ф. складываемых функций слагаемые более низкого порядка роста можно отбрасывать, а сумму заменять слагаемым самого высокого порядка роста.
При 
самый высокий порядок роста имеет показательная функция 
; степенная функция 
имеет порядок роста, более низкий по сравнению с показательной функцией, но более высокий по сравнению с логарифмической; логарифмическая функция 
имеет самый низкий порядок роста по сравнению и с показательной функцией, и со степенной. Это обозначают так:
, при .
Очень эффективным при вычислении пределов оказывается применение следующих правил:
Предел отношения б. м. ф. (б. б. ф.) не изменится, если заменить эти функции эквивалентными.
Разность эквивалентных б. м. ф. (б. б. ф.) есть б. м. ф. (б. б. ф.) более высокого порядка малости (роста) по сравнению с уменьшаемой и вычитаемой б. м. ф. (б. б. ф.).
Сумма конечного числа б. м. (б. б.) слагаемых разного порядка малости (роста) эквивалентна слагаемому самого низкого (высокого) порядка малости (роста).
4. Если б. м. ф. α (x) ~ α 1(x) при x → a, A =const ≠ 0, то A + α (x) ~ A + α 1(x) при x → a.
Например. 
.
Чтобы вычислить предел 
,
можно воспользоваться основным логарифмическим тождеством
.
Например. 
.
Если же 
, то есть в случае неопределенность вида 
,
можно применить следующую последовательность тождественных преобразований:
.
Например. 
.
ТАБЛИЦА ПРОИЗВОДНЫХ
1. 
Степенные функции
2. 
2a. 
2b. 
2c. 
2e. 
(
)
Показательные функции
|
|
|
3. 
3a. 
Логарифмические функции
4. 
4a. 
(
)
Тригонометрические функции
5. 
6. 
7. 
8. 
Обратные тригонометрические функции
9. 
10. 
11. 
12. 
Гиперболические функции
13. 
14. 
15. 
16. 
Показательно – степенные функции
17. 
Модуль функции
18. 
, 
,
где 
– функция знак u
(сигнум u).
Правила дифференцирования
1. 
1a. 
2. 
3. 
4. 
Сложная функция
|
|
|
