Limity, derivace a integrály Tomáš Bárta, Radek Erban

Podobné dokumenty
Integrál a jeho aplikace Tomáš Matoušek

Integrální počet - III. část (určitý vlastní integrál)

VIII. Primitivní funkce a Riemannův integrál

Integrální počet - II. část (určitý integrál a jeho aplikace)

10 Určitý integrál Riemannův integrál. Definice. Konečnou posloupnost {x j } n j=0 nazýváme dělením intervalu [a,b], jestliže platí

7. Integrální počet Primitivní funkce, Neurčitý integrál

Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Určitý integrál ZVMT lesnictví 1 / 26

26. listopadu a 10.prosince 2016

VIII. Primitivní funkce a Riemannův integrál

6. Určitý integrál a jeho výpočet, aplikace

R n výběr reprezentantů. Řekneme, že funkce f je Riemannovsky integrovatelná na

5.5 Elementární funkce

Diferenciální počet. Spojitost funkce

Matematika 1A. PetrSalačaJiříHozman Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická univerzita v Liberci

Riemannův určitý integrál.

+ c. n x ( ) ( ) f x dx ln f x c ) a. x x. dx = cotgx + c. A x. A x A arctgx + A x A c

2. Pokud nedojde k nejasnostem, budeme horní a dolní součty značit pouze

4. přednáška 22. října Úplné metrické prostory. Metrický prostor (M, d) je úplný, když každá cauchyovská posloupnost bodů v M konverguje.

Přehled základních vzorců pro Matematiku 2 1

VII. Limita a spojitost funkce

je jedna z orientací určena jeho parametrizací. Je to ta, pro kterou je počátečním bodem bod ϕ(a). Im k.b.(c ) ( C ) (C ) Obr Obr. 3.5.

NEWTONŮV INTEGRÁL. V předchozích kapitolách byla popsána inverzní operace k derivování. Zatím nebylo jasné, k čemu tento nástroj slouží.

V předchozích kapitolách byla popsána inverzní operace k derivování. Zatím nebylo jasné, k čemu tento nástroj slouží.

Ur itý integrál. Úvod. Denice ur itého integrálu

Jak již bylo uvedeno v předcházející kapitole, můžeme při výpočtu určitých integrálů ze složitějších funkcí postupovat v zásadě dvěma způsoby:

ZÁKLADY. y 1 + y 2 dx a. kde y je hledanou funkcí proměnné x.

Teorie. Hinty. kunck6am

12.1 Primitivní funkce

OBECNÝ URČITÝ INTEGRÁL

x + F F x F (x, f(x)).

2. Funkční řady Studijní text. V předcházející kapitole jsme uvažovali řady, jejichž členy byla reálná čísla. Nyní se budeme zabývat studiem

Limita posloupnosti, limita funkce, spojitost. May 26, 2018

Teorie. Hinty. kunck6am

integrovat. Obecně lze ale říct, že pokud existuje určitý integrál funkce podle různých definic, má pro všechny takové definice stejnou hodnotu.

Kapitola 1: Reálné funkce 1/20

Integrální počet - IV. část (aplikace na určitý vlastní integrál, nevlastní integrál)

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

Masarykova univerzita

Až dosud jsme se zabývali většinou reálnými posloupnostmi, tedy zobrazeními s definičním

Definice. Nechť k 0 celé, a < b R. Definujeme. x < 1. ϕ(x) 0 v R. Lemma [Slabá formulace diferenciální rovnice.] x 2 1

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

Matematické metody v kartografii

Obecně: K dané funkci f hledáme funkci ϕ z dané množiny funkcí M, pro kterou v daných bodech x 0 < x 1 <... < x n. (δ ij... Kroneckerovo delta) (4)

8. Elementární funkce

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

DERIVACE A INTEGRÁLY VE FYZICE

Základy matematické analýzy

3. ROVNICE A NEROVNICE Lineární rovnice Kvadratické rovnice Rovnice s absolutní hodnotou Iracionální rovnice 90

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Kapitola 1. Taylorův polynom

Text může být postupně upravován a doplňován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na stažení souboru. Veronika Sobotíková

PRIMITIVNÍ FUNKCE DEFINICE A MOTIVACE

LINEÁRNÍ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE 2.ŘÁDU

Text m ºe být postupn upravován a dopl ován. Datum poslední úpravy najdete u odkazu na staºení souboru. Veronika Sobotíková

1. sin(x + y) = sin(x) cos(y) + cos(x) sin(y) pro x, y R, cos(x + y) = cos(x) cos(y) sin(x) sin(y) pro x, y R;

Derivace. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.

Přednáška 9: Limita a spojitost

Matematika 1. Matematika 1

3 Limita funkce Limitafunkcevbodě Jednostrannélimity Vlastnostilimitfunkcí Výpočetlimitfunkcí...

II. INTEGRÁL V R n. Obr. 9.1 Obr. 9.2 Integrál v R 2. z = f(x, y)

f dx S(f, E) M(b a), kde D a E jsou

Matematika 1 pro PEF PaE

Funkce jedné proměnné

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

13. Exponenciální a logaritmická funkce

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

2.3 Aplikace v geometrii a fyzice Posloupnosti a řady funkcí Posloupnosti funkcí... 17

MATEMATIKA I. prof. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. II. Základy matematické analýzy

LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

6.1. Limita funkce. Množina Z má dva hromadné body: ±. Tedy Z ={+, }.

vás seznámí s učivem, které v dané kapitole poznáte a které byste po jejím prostudování měli umět.

Helena R ˇ ı hova (CˇVUT) Funkce 5. rˇı jna / 28

Zavedení a vlastnosti reálných čísel PŘIROZENÁ, CELÁ A RACIONÁLNÍ ČÍSLA

1 Množiny, výroky a číselné obory

Matematika (KMI/PMATE)

Zimní semestr akademického roku 2015/ ledna 2016

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

NMAF061, ZS Písemná část zkoušky 25. leden 2018

Matematika 1B. PetrSalačaJiříHozman Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická Technická univerzita v Liberci

MATEMATIKA I. prof. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. IV. Základy integrálního počtu

Kapitola 7: Integrál.

Základy vyšší matematiky(nejen) pro arboristy. Robert Mařík

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

Matematika (KMI/PMATE)

1. Těleso komplexních čísel Definice. Množinou komplexních čísel rozumíme množinu R 2.

Komplexní čísla tedy násobíme jako dvojčleny s tím, že použijeme vztah i 2 = 1. = (a 1 + ia 2 )(b 1 ib 2 ) b b2 2.

Matematická analýza I pro kombinované studium. Konzultace první a druhá. RNDr. Libuše Samková, Ph.D. pf.jcu.cz

Matematika I (KMI/PMATE)

7.1 Extrémy a monotonie

Derivace a monotónnost funkce

2.6. Limita funkce. Nechť c R jevnitřnínebokrajníbodintervaludefiničníhooborufunkce

Limita a spojitost funkce. 3.1 Úvod. Definice: [MA1-18:P3.1]

Funkce a limita. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

0.1 Úvod do matematické analýzy

I Diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné 3

(5) Primitivní funkce

0.1 Funkce a její vlastnosti

Transkript:

Limity, derivce integrály Tomáš Bárt, Rdek Erbn Úvod Definice. Zobrzení(téžfunkce) f M Njemnožinuspořádnýchdvojic(x, y) tková,žekekždému xexistujeprávějedno y,žedvojice(x,y) f.tj.kždývzor xmáprávějedenobrz y,toto yznčíme f(x).místo f M N obvyklepíšeme f : M N.Množin D(f)=M senzývádefiničníobor zobrzení f.množin {f(x) x M} N jeoborhodnot zobrzení f.pokud M, N R,říkáme,že f je reálná funkce reálné proměnné. V následujícím budeme pod pojmem funkce rozumět reálnou funkci reálné proměnné. Definice limity některé důležité věty Definice. Buď ffunkce,, A R.Řekneme,že fmávbodě limitu A,jestliže ( ε >0)( δ >0)( x R) 0 < x < δ f(x) A < ε. Toznmená,žeťsizvolímelibovolněmlé(kldné)epsilon,pkpro xhodněblízká,budouhodnoty f(x)hodněblízko A(tkblízko,že f(x) A < ε).tutoskutečnost znčíme tkto: lim f(x)=a. x Definice. Řekneme,žefunkce fmávbodě Rlimitu+,jestliže ( K >0)( δ >0)( x R) 0 < x < δ f(x) > K. Definice. Řekneme,žefunkce fmáv+ limitu A R,jestliže ( ε >0)( K >0)( x R) x > K f(x) A < ε. Poznámk. Podobnědefinujemelimituvbodě limituvbodě rovnou limityvbodech ± rovné ±. Dálebudeužitečnédefinovt,jksepočítás± : 2

Tomáš Bárt, Rdek Erbn: Limity, derivce integrály Definice. + +α=+ pro α Rpro α=+ +α= pro α Rpro α= ± α=± pro α >0pro α=+ ± α= pro α <0pro α= α:± =0pro α R Výrzy ± ±, ± 0α:0nemjísmysl. Vět. Funkce f má v dném bodě nejvýše jednu limitu. Vět. Nechť lim x f(x)=a lim x g(x)=b.pk () lim(f ± g)(x)= lim(f(x) ± g(x))= A ± B x x (2) lim(f g)(x)= lim(f(x) g(x))=a B x x (3) lim(f/g)(x)= lim(f(x)/g(x))=a/b, x x pokudvýrzynprvé(inlevé)strněmjísmysl.čísl A,Bmohoubýtklidně rovnyi+ nebo. Vět. (O limitě funkce složené) Nechť lim f(x) = A R lim g(y) = B x y A existuje δ >0tkové,ževintervlu( δ, +δ)nenbýváfunkce fhodnoty A.Pk lim g(f(x))=b. x Vět.(Opolicjtech) Nechť R, lim f(x)= lim g(x)=af(x) h(x) g(x) x x pltíprovšechn x ( δ,+δ).potom lim h(x)=a.pokudje =±,budeme x chtít,bynerovnost f(x) h(x) g(x)pltilprovšechn x > K,resp. x < K. Vět.(Heine) Řekneme,žeposloupnost( n) n=jevyhovující,jestliže lim n= n n prožádné n N.Pltí:existuje lim f(x),právěkdyžexistuje lim f(n) x n prokždouvyhovujícíposloupnost( n) n=. A jeden důležitý pojem n závěr: Definice. Funkcejespojitávbodě R,jestliže lim x f(x)=f(). 3

Zouvlk 99 Derivce Derivce jsou mocným nástrojem pro řešení řdy prktických úloh. S jejich pomocí můžeme nlésti mxim, či minim funkcí, zjistit, zd jsou dné funkce rostoucí, či klesjící. To jsou úlohy, které v životě objevíme n kždém kroku. V ekonomické sféře chceme minimlizovt celkové nákldy, nebo mximlizovt zisk. Z přírodních věd přicházejí zse úlohy n hledání minim energie, pod. Derivce sm o sobě vyjdřuje lokální změnu funkce, což způsobuje, že se s nimi setkáme i při formulci zákldních zákonů tohoto svět. S pomocí derivcí je můžeme zpst jko podmínky(rovnice nerovnice), které splňují příslušné fyzikální veličiny. Zformulovt tkové zákony lze již se zákldními znlostmi o derivcích mírným fyzikálním ndhledem. V neposlední řdě je myšlenk derivce v mtemtice mnohokrát užit zobecněn, tkže si s derivcemi v obecném hávu hrjí čistí mtemtikové dodnes. Ateďtrochukonkrétněji.Nzčátkumámefunkci,říkejmejitřeb f.ktéto funkci přiřdíme(jistým způsobem) jinou funkci, kterou nzveme derivcí funkce f oznčímeji. Tkže derivce nějké funkce je opět funkcí, by byl rozumně zdefinovná, musímeprokždýbod xzjejíhodefiničníhooborupředepsthodnotu (x).máto vškjistéúsklí,nekždáfunkcemásvojiderivcikdyžužmá,tknemusíbýt definovná ve všech bodech definičního oboru funkce f. Tkteďdefinice. Definice. Nechť f je funkce zobrzující intervl(, b) do reálných čísel. Nechť x (, b)nechťexistujelimit f(y) f(x) lim. y x y x Pk položíme (x)= lim y x f(y) f(x). y x V uvedené definici se vyskytuje pojem limit, či-li jink řečeno vyjdřuje symbol f(y) f(x) (x)chovánípodílu y x pro y blízko k bodu x, což má jednoduchou geometrickou interpretci v podsttě tto geometrie byl motivcí k zvedení pojmu derivce. Tovškjižbudenpřednášce. K prktickému používání derivcí Vám poslouží tyto tbulky, jejichž význm, pltnost způsob užívání si osvětlíme n přednášce. 4

Tomáš Bárt, Rdek Erbn: Limity, derivce integrály Derivce zákldních funkcí funkce derivce v bodech x pro kždé x x 2 2x prokždé x x 3 3x 2 prokždé x sin(x) cos(x) pro kždé x cos(x) sin(x) pro kždé x c, c je konstnt 0 pro kždé x x n, njepřirozenéčíslo n x n prokždé x x n, njereálnéčíslo n x n x (0, ) e x e x prokždé x ln(x) x x (0, ) x, jekldnéreálnéčíslo ln() x prokždé x Derivce zákldních opercí operce f + g f g f g f g c f derivce operce + dg g + f dg dg g f dg g 2 c dg, cjekonstnt Derivce složené funkce d(f g) (x)= dg (g(x)) (x). 5

Zouvlk 99 Primitivní funkce Definice. Řekneme, že funkce F je primitivní funkcí k funkci f n intervlu I,jestliže F (x)=f(x)provšechn x I. Poznámk. Pokuunkce Fjeprimitivníkfunkci f,pkif+cjeprimitivní k f.pokud F F 2 jsoudvěprimitivnífunkcekfunkci f,pkexistuječíslo c tk,že F = F 2 +c,tedyprimitivnífunkceexistujeprávějednžnkonstntu. Některé primitivní funkce(porovnej s tbulkou derivcí): f primitivní k f kde x α α+ xα+ x R; α R \ { } /x log x x (,0) (0,+ ) e x e x x R sin x cosx x R cosx sin x x R cos 2 x tg x x ( π/2+kπ, π/2+kπ) sin 2 x cotg x x (kπ,(k+)π) x 2 rcsinx x (,) +x 2 rctg x x R x 2 + rctg(x/ ) 2 x R Newtonův Riemnnův integrál Definice. Nechť funkce F je primitivní k funkci f n intervlu(, b)(může být i neomezený) existují konečné limity lim = A lim = B.Pkčíslo x + x b f(x):= B A 6

Tomáš Bárt, Rdek Erbn: Limity, derivce integrály nzýváme Newtonovým integrálem funkce f v intervlu(, b). Poznámk. Pokudje Fdefinovnáspojitá(zjednéstrny)vbodech, b, pk f(x)=f(b) F(). Definice. Nechť funkce f je definovná omezená n[, b](omezeném). Děleníintervlu[, b]jekonečnámnožin {x 0,..., x n }tková,že =x 0 < x < < x n = b.oznčme M i =sup{f(x) x [x i, x i ]}m i =inf{f(x) x [x i, x i ]}.Hornísoučet fpřidělení Dbuď dolní součet Horní Riemnnův integrál je (R ) S(f, D):= s(f, D):= dolní Riemnnův integrál je (R ) n M i (x i x i ) i= n m i (x i x i ). i= f(x):=inf{s(f, D) Djeděleníintervlu[, b]} f(x):=sup{s(f, D) Djeděleníintervlu[, b]}. Pokud se horní dolní Riemnnův integrál rovnjí, pk řekneme, že funkce je riemnnovsky integrovtelná společnou hodnotu horního dolního integrálu nzveme Riemnnovým integrálem funkce f n intervlu[, b]. Znčíme (R) f(x). Vět.(Zákldní vět klkulu) Nechť funkce f má v omezeném uzvřeném intervlu[, b] Riemnnův i Newtonův integrál, pk (R) f(x)=(n) f(x). 7

Zouvlk 99 Některé metody počítání primitivní funkce. Metod perprtes u(x)v (x)=u(x)v(x) u (x)v(x). 2. Substituce f(φ(x))φ (x)= f(y)dy. 8