Основные теоремы о пределах
Т. 1. | (О единственности предела). Если переменная имеет конечный предел, то он единственный. |
Proof:
Пусть переменная имеет два (различных, конечных) предела a и b. Пусть, например, a<b.
Тогда, по определению предела:
, (1)
. (2)
Выберем в качестве номера , тогда неравенства (1) и (2) выполняются.
Пусть (такой выбор возможен, т.к. ε – любое, сколь угодно малое, положительное число).
Тогда переменная попадает в две непересекающиеся «ε-окрестности» т. a и т. b, что невозможно.
Полученное противоречие и доказывает теорему.
Note 1 | Дома или на п/з доказать: Если (начиная с некоторого номера) выполняется неравенство и и , то . |
Т. 3. | Всякая сходящаяся числовая последовательность ограничена. |
Proof:
Def. | Числовая последовательность называется сходящей, если она имеет конечный предел. |
Def. | Числовая последовательность называется ограниченной, если , такое, что для выполняется неравенство . |
Пусть числовая последовательность сходится. Это значит, что для . Т.е. бесконечное множество членов последовательности попадает в «ε-окрестность» точки а, или лишь конечное число членов последовательности находится вне ее.
Пусть , тогда неравенство выполняется при .
Т. 4. | (Теорема о сжатой переменной или «правило двух милиционеров») Пусть, начиная с некоторого номера n выполняется двойное неравенство . Пусть и , тогда . |
Proof:
, (1)
. (2)
Выберем в качестве .
Тогда неравенства (1) и (2) – выполняются.
Учитывая, что ,
,
и, оставляя левую часть первого неравенства и правую часть второго, получим
или
,
, что и требовалось доказать (ч.т.д.).
Графически это можно изобразить так.
Т. 5. | Если числовая последовательность монотонно возрастает и ограничена сверху, то она имеет конечный предел. |
Proof:
Пусть числовая последовательность монотонно возрастает (в строгом смысле), т.е.
.
Пусть M – одна из верхних границ (очевидно, что таких верхних границ найдется бесконечное множество).
Пусть – точная верхняя грань множества .
Докажем, что и есть предел переменной , т.е.
.
Так как неравенство
,
то необходимо доказать, что, для .
Левая часть неравенства выполняется, т.к. по условию теоремы монотонно возрастает.
Правая часть неравенства очевидна, т.к. M* – точная верхняя грань множества , ч.т.д.
Note 2 | Дома или на п/з доказать, что монотонно убывающая числовая последовательность, ограниченная снизу, имеет конечный предел. |
Note 3 | Дома или на п/з доказать, что предел константы есть сама константа. |
Дата добавления: 2015-08-20; просмотров: 1243;