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

Podobné dokumenty
Limita a spojitost funkce

Limita a spojitost LDF MENDELU

1 LIMITA FUNKCE Definice funkce. Pravidlo f, které každému x z množiny D přiřazuje právě jedno y z množiny H se nazývá funkce proměnné x.

Aplikace derivace a průběh funkce

LIMITA FUNKCE, SPOJITOST FUNKCE

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

Funkce základní pojmy a vlastnosti

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY

VII. Limita a spojitost funkce

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Limita posloupnosti a funkce

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

Funkce základní pojmy a vlastnosti

Petr Hasil. Prvákoviny c Petr Hasil (MUNI) Úvod do infinitezimálního počtu Prvákoviny / 57

Euklidovský prostor. Funkce dvou proměnných: základní pojmy, limita a spojitost.

Kapitola 1: Reálné funkce 1/20

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

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

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

Matematika 1. Matematika 1

FUNKCE, ZÁKLADNÍ POJMY - CVIČENÍ

3. Derivace funkce Definice 3.1. Nechť f : R R je definována na nějakém okolí U(a) bodu a R. Pokud existuje limita f(a + h) f(a) lim

Matematika (KMI/PMATE)

Funkce. Limita a spojitost

Bakalářská matematika I

(FAPPZ) Petr Gurka aktualizováno 12. října Přehled některých elementárních funkcí

1 Množiny, výroky a číselné obory

MATEMATIKA. Robert Mařík Ústav matematiky, LDF, MZLU 5. patro, budova B marik@mendelu.cz user.mendelu.cz/marik

Derivace funkce. Obsah. Aplikovaná matematika I. Isaac Newton. Mendelu Brno. 2 Derivace a její geometrický význam. 3 Definice derivace

30. listopadu Derivace. VŠB-TU Ostrava. Dostupné: s1a64/cd/index.htm.

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

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 =

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

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

2. FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Průběh funkce ZVMT lesnictví 1 / 21

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

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

0.1 Úvod do matematické analýzy

Definice derivace v bodě

Matematická analýza pro informatiky I.

Derivace funkce. prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. Katedra matematiky BI-ZMA ZS 2009/2010

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Matematika 1. 1 Derivace. 2 Vlastnosti a použití. 3. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 16

FUNKCE A JEJICH VLASTNOSTI

MATEMATIKA 1 pro obory Finance a řízení a Cestovní ruch

Monotonie a lokální extrémy. Konvexnost, konkávnost a inflexní body. 266 I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

5. Limita funkce a spojitost strana 1/5 2018/KMA/MA1/přednášky. Definice 5.1. Mějme funkci f : D R a bod x 0 R.

0.1 Funkce a její vlastnosti

Matematika I (KMI/PMATE)

Parciální derivace a diferenciál

Matematika (KMI/PMATE)

Parciální derivace a diferenciál

1. Písemka skupina A...

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Úvod, základní pojmy, funkce

P ˇ REDNÁŠKA 3 FUNKCE

Petr Hasil. c Petr Hasil (MUNI) Množiny, číselné obory, funkce MA I (M1101) 1 / 125

Limita a spojitost funkce

Nejčastějšími funkcemi, s kterými se setkáváme v matematice i v jejích aplikacích, jsou

Cyklometrické funkce

6. Bez použití funkcí min a max zapište formulí predikátového počtu tvrzení, že každá množina

i=1 Přímka a úsečka. Body, které leží na přímce procházející body a a b můžeme zapsat pomocí parametrické rovnice

Matematická analýza pro informatiky I. Spojitost funkce

IV. Základní pojmy matematické analýzy IV.1. Rozšíření množiny reálných čísel

Diferenciál funkce. L Hospitalovo pravidlo. 22. a 23. března 2011

Dodatek 2: Funkce dvou proměnných 1/9

8. Elementární funkce. I. Exponenciální funkce Definice: Pro komplexní hodnoty z definujeme exponenciální funkci předpisem ( ) e z z k k!.

0.1 Úvod do matematické analýzy

Kapitola 1: Reálné funkce 1/13

2. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Limita a spojitost funkce a zobrazení jedné reálné proměnné

Derivace a monotónnost funkce

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

dx se nazývá diferenciál funkce f ( x )

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

Spojitost a limita funkce

Matematická analýza III.

2.6. Limita funkce. Nechť c R jevnitřnínebokrajníbodintervaludefiničníhooborufunkce

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

Matematická analýza 1

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LDF MT MATEMATIKA NEURČITÝ INTEGRÁL

Metody výpočtu limit funkcí a posloupností

Omezenost funkce. Definice. (shora, zdola) omezená na množině M D(f ) tuto vlastnost. nazývá se (shora, zdola) omezená tuto vlastnost má množina

Matematika 1 pro PEF PaE

Přednáška 3: Limita a spojitost

Matematika I. Funkce jedné proměnné. Funkce jedné proměnné Matematika I 1 / 212

Zimní semestr akademického roku 2015/ ledna 2016

Derivace úvod. Jak zjistit míru změny?

Spojitost funkce. Spojitost je nejdůležitější obecná vlastnost funkcí. Umožňuje aproximace různých řešení.

Obsah. Aplikovaná matematika I. Gottfried Wilhelm Leibniz. Základní vlastnosti a vzorce

NEURČITÝ INTEGRÁL - CVIČENÍ

Matematická analýza pro informatiky I. Limita funkce

Vypracoval: Mgr. Lukáš Bičík TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

. 1 x. Najděte rovnice tečen k hyperbole 7x 2 2y 2 = 14, které jsou kolmé k přímce 2x+4y 3 = 0. 2x y 1 = 0 nebo 2x y + 1 = 0.

Matematika 1 pro PEF PaE

Transkript:

Funkce a limita Petr Hasil Přednáška z matematiky Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na discipĺıny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.0021) za přispění finančních prostředků EU a státního rozpočtu České republiky. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 1 / 70

Obsah 1 Funkce II Přehled elementárních funkcí Operace s funkcemi Inverzní funkce Transformace grafu funkce 2 Limita funkce Okoĺı bodu Limita funkce Spojitost funkce Výpočet limit 3 Příklady 4 Wolfram Alpha c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 2 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Definice (Základní elementární funkce) Obecná mocnina, mnohočleny, goniometrické, cyklometrické, exponenciální a logaritmické (a hyperbolické a hyperbolometrické) funkce se nazývají základní elementární funkce. Definice (Elementární funkce) Funkce, které lze získat konečným počtem sečtení, odečtení, vynásobení, podělení a složení základních elementárních funkcí se nazývají elementární funkce. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 4 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: x 2 Obr.: x 2, x 4 c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 5 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: x 2, x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 6 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: x 3 Obr.: x 3, x 5 c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 7 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: 1 x, 1 x 2 c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 8 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: 2 x, ( ) 1 x 2 Obr.: log 2 x, log 1 2 x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 9 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: 2 x, ( 1 2) x, log2 x, log 1 2 x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 10 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: sin x Obr.: cos x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 11 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: sin x, cos x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 12 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: sin x, arcsin x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 13 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: cos x, arccos x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 14 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: tg x Obr.: cotg x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 15 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: tg x, cotg x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 16 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: tg x, arctg x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 17 / 70

Funkce II Přehled elementárních funkcí Obr.: cotg x, arccotg x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 18 / 70

Funkce II Operace s funkcemi Operace s funkcemi Platí (f ± g)(x) = f (x) ± g(x), (f g)(x) = f (x) g(x). Definiční obor těchto funkcí je průnikem definičních oborů původních funkcí, tj. D(f ± g) = D(f ) D(g) = D(f g). Platí ( ) f (x) = f (x) g g(x). Definiční obor nové funkce je průnikem definičních oborů funkcí f a g zúžený o body, v nichž je g(x) = 0, tj. ( ) f D = D(f ) D(g) \ {x : g(x) = 0}. g c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 20 / 70

Další operací je skládání funkcí. Funkce II Operace s funkcemi Definice (Složená funkce) Necht u = g(x) je funkce s definičním oborem D(g) a oborem hodnot H(g). Necht y = f (u) je funkce s definičním oborem D(f ) H(g). Složenou funkcí (f g)(x) rozumíme přiřazení, které x D(g) přiřadí y = f (u) = f ( g(x) ). Funkci g nazýváme vnitřní složkou a funkci f vnější složkou složené funkce. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 21 / 70

Funkce II Operace s funkcemi Příklad Funkce F (x) = sin x 2 je složena z funkcí f (x) = sin x a g(x) = x 2 tak, že F (x) = (f g)(x) = f ( g(x) ). Funkce G(x) = 3 e 2x 4 je složena z funkcí f (x) = 3 x, g(x) = e x, h(x) = 2x 4 tak, že ( G(x) = (f g h)(x) = f g ( h(x) )). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 22 / 70

Funkce II Operace s funkcemi Poznámka Při určování definičních oborů složených funkcí je vhodné postupovat zevnitř. Každý definiční obor je průnikem všech získaných podmínek. Např. je-li F (x) = f (x), najdeme nejprve D(f ), poté zjistíme, ve kterých bodech je f (x) < 0 a ty odstraníme, tj. D(F ) = D(f ) \ {x : f (x) < 0}. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 23 / 70

Funkce II Operace s funkcemi Tedy mimo definiční obory základních funkcí musíme brát v úvahu např. u funkce F (x) = f (x) g(x), že g(x) 0, F (x) = f (x), že f (x) 0, F (x) = log a f (x), že f (x) > 0, F (x) = tg f (x), že f (x) (2k + 1) π 2, k Z, F (x) = cotg f (x), že f (x) kπ, k Z, F (x) = arcsin f (x), že f (x) [ 1, 1], F (x) = arccos f (x), že f (x) [ 1, 1]. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 24 / 70

Funkce II Inverzní funkce Definice (Prostá funkce) Necht f je funkce a M D(f ). Řekneme, že funkce f je na množině M prostá, jestliže pro každou dvojici x 1, x 2 M platí x 1 x 2 f (x 1 ) f (x 2 ). Poznámka Graf prosté funkce protíná všechny vodorovné přímky nejvýše jednou. Je-li funkce na množině M ryze monotónní, pak je na ní prostá. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 26 / 70

Funkce II Inverzní funkce Definice (Inverzní funkce) Necht f je prostá funkce. Funkci f 1, která každému y H(f ) přiřazuje právě to x, pro které platí y = f (x), se nazývá inverzní funkcí k funkci f. Píšeme x = f 1 (y). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 27 / 70

Funkce II Inverzní funkce Platí D(f 1 ) = H(f ), H(f 1 ) = D(f ), je-li funkce prostá ( f 1 ) 1 = f. Grafy funkcí f a f 1 jsou symetrické podle osy I. a III. kvadrantu (přímky y = x). Je-li funkce f rostoucí/klesající, je také funkce f 1 rostoucí/klesající. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 28 / 70

Funkce II Inverzní funkce Výpočet inverzní funkce Iverzní funkci k funkci f určíme tak, že v předpisu y = f (x) zaměníme proměnné x a y, tím dostaneme x = f (y). Z této rovnice pak vyjádříme, je-li to možné, proměnnou y. K elementární funkci je inverzní funkcí jiná elementární funkce: f (x) f 1 (x) x 2 (x 0) x x 2 (x 0) x x 3 3 x e x ln x a x (a 1) log a x sin x (x [ π 2, π 2 ]) arcsin x cos x (x [0, π]) arccos x tg x (x ( π 2, π 2 )) arctg x cotg x (x (0, π)) arccotg x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 29 / 70

Funkce II Inverzní funkce Poznámka Pro všechna x, pro která má zápis smysl, platí Příklad (f f 1 )(x) = (f 1 f )(x) = x. Určete inverzní funkci k funkci f a určete D(f ), H(f ), D(f 1 ) a H(f 1 ). f (x) = 3x 4 2, f (x) = e sin x. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 30 / 70

Funkce II Inverzní funkce f (x) = 3x 4 2 y = 3x 4 2 x = 3y 4 2 2x = 3y 4 3y = 2x + 4 y = 2x + 4 3 f 1 (x) = 2x + 4. 3 D(f ) = H(f ) = D(f 1 ) = H(f 1 ) = R. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 31 / 70

Funkce II Inverzní funkce f (x) = e sin x y = e sin x x = e sin y / ln( ) ln x = sin y / arcsin( ) arcsin ln x = y f 1 (x) = arcsin ln x. D(f ) = R, funkce f je prostá pro x [ π 2, π 2 ] = H(f 1 ), D(f 1 ) : ln x x > 0 x (0, ) arcsin ln x ln x [ 1, 1] 1 ln x 1 / e ( ) e 1 x e x D(f 1 ) = (0, ) [ 1 e, e] = [ 1 e, e]. Celkem tedy H(f ) = D(f 1 ) = [ 1 e, e]. [ ] 1 e, e c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 32 / 70

Funkce II Transformace grafu funkce Transformace grafu funkce Necht je dána funkce y = f (x) a nenulová reálná čísla a, b. Uvažujme funkci ỹ = f (x + a). Tato funkce má vůči původní funkci graf posunutý bud doleva (je-li a > 0), nebo doprava (pro a < 0), a to o velikost čísla a. Uvažujme funkci ŷ = f (x) + b. Tato funkce má vůči původní funkci graf posunutý bud nahoru (je-li b > 0), nebo dolů (pro b < 0), a to o velikost čísla b. Obr.: f (x) = (x + 1) 3 Obr.: f (x) = x 3 + 1 c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 34 / 70

Limita funkce Okoĺı bodu Definice (Okoĺı bodu) Libovolný otevřený interval I R obsahující bod x 0 R nazýváme okoĺı bodu x 0 aznačíme jej O(x 0 ). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 36 / 70

Limita funkce Okoĺı bodu Speciální typy okoĺı bodu δ-okoĺı bodu x 0 O δ (x 0 ) = (x 0 δ, x 0 + δ). Prstencové (ryzí) δ-okoĺı bodu x 0 Ô δ (x 0 ) = O δ (x 0 ) \ {x 0 } = (x 0 δ, x 0 ) (x 0, x 0 + δ). Levé a pravé δ-okoĺı bodu x 0 O δ (x 0) = (x 0 δ, x 0 ], O + δ (x 0) = [x 0, x 0 + δ). Levé a pravé prstencové δ-okoĺı bodu x 0 Ô δ (x 0) = (x 0 δ, x 0 ), Ô + δ (x 0) = (x 0, x 0 + δ). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 37 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Limita funkce) Řekneme, že funkce f má v bodě x 0 limitu rovnu číslu L, jestliže pro ε > 0 existuje δ > 0 takové, že pro x Ôδ(x 0 ) platí f (x) O ε (L). Píšeme lim f (x) = L, popř. f (x) x x 0 L. x x 0 Nepřesně, ale ilustrativně: Je-li x bĺızko x 0, pak je f (x) bĺızko L. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 39 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Jednostranné limity) Použijeme-li v definici limity Ô+ δ (x 0) místo Ôδ(x 0 ), získáme definici limity zprava f (x) = L. lim x x + 0 Podobně, použijeme-li v definici limity Ô δ (x 0) místo Ôδ(x 0 ), získáme definici limity zleva f (x) = L. lim x x 0 Věta (Jednoznačnost) Funkce má v každém bodě nejvýše jednu limitu / limitu zprava / limitu zleva. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 40 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Rozšířená množina reálných čísel) Rozšířenou množinou reálných čísel R rozumíme množinu reálných čísel R rozšířenou o body a +, tj R = R {, + }. Body ± nazýváme nevlastní body, zatímco body množiny R nazýváme vlastní body. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 41 / 70

Limita funkce Limita funkce Pro a R definujeme: a + =, a =, + =, =, =, ( ) ( ) =, ( ) =, ± =, a ± = 0. Je-li a > 0, pak a =, a ( ) =. Je-li a < 0, pak a =, a ( ) =. Poznámka Nejsou definovány výrazy, ± 0, ± ±. Tyto výrazy nazýváme neurčité výrazy. Samozřejmě není definováno dělení nulou. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 42 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Okoĺı nevlastního bodu) Okoĺım O( ) bodu rozumíme libovolný interval tvaru (a, ), a R, a podobně okoĺım bodu interval tvaru (, a). Ryzím okoĺım nevlastních bodů rozumíme totéž, co okoĺım těchto bodů. Použitím okoĺı nevlastních bodů v definici limity získáme definici tzv. nevlastní limity a limity v nevlastním bodě. Definice limity se pak pro tyto speciální případy zjednoduší. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 43 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Nevlastní limita) Řekneme, že funkce f má v bodě x 0 nevlastní limitu + ( ), jestliže pro Y > 0 existuje δ > 0 takové, že pro x Ôδ(x 0 ) platí f (x) > Y (f (x) < Y ). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 44 / 70

Limita funkce Limita funkce Definice (Limita v nevlastním bodě) Řekneme, že funkce f má limitu L v nevlastním bodě + ( ), jestliže pro ε > 0 existuje X > 0 takové, že pro x > X ( x < X ) platí f (x) O ε (L). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 45 / 70

Limita funkce Limita funkce Použité pojmy Limitu nazýváme lim f (x) = L x x 0 vlastní limita ve vlastním bodě, jestliže x 0, L R, nevlastní limita ve vlastním bodě, jestliže x 0 R, L {± }, vlastní limita v nevlastním bodě, jestliže x 0 {± }, L R, nevlastní limita v nevlastním bodě, jestliže x 0, L {± }. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 46 / 70

Limita funkce Limita funkce Věta (Existence limity) Funkce f má ve vlastním bodě x 0 limitu právě tehdy, když má v tomto bodě obě jednostranné limity a ty si jsou rovny, tj. lim f (x) = L lim x x 0 x x 0 f (x) = lim x x + 0 f (x) = L. Poznámka Limita neexistuje, jestliže neexistuje některá (nebo obě) jednostranné limity, jednostranné limity jsou různé. Toho lze výhodně využít při důkazu neexistence limity. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 47 / 70

Limita funkce Limita funkce c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 48 / 70

Limita funkce Limita funkce Není-li možné číslo do funkce dosadit jinak než limitně, můžeme představu o limitním chování funkce získat i empiricky a to dosazováním bĺızkých čísel. Podívejme se na chování funkce sin x x pro x 0 +. x 1 0, 1 0, 01 0, 001 0, 0001 sin x x 0, 841470985 0, 998334167 0, 999983333 0, 999999833 0, 999999998 Z tabulky vidíme, že hodnoty se bĺıží jedničce. A skutečně lim x 0 + sin x x = 1. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 49 / 70

Limita funkce POZOR nejde o neprůstřelnou metodu: Limita funkce x 1 0, 1 0, 01 0, 001 0, 0001 sin π x 0 0 0 0 0 Přitom lim x 0 + sin π x neexistuje. (Zkuste dosazovat náhodná čísla bĺıžící se k nule zprava.. Např. sin = 0, 8660253055.) π 0,003 c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 50 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Definice (Spojitost) Řekneme, že funkce f je spojitá v bodě x 0 R, jestliže x 0 D(f ) a lim x x0 f (x) = f (x 0 ). Řekneme, že funkce f je spojitá zleva v bodě x 0 R, jestliže x 0 D(f ) a lim x x 0 f (x) = f (x 0 ). Řekneme, že funkce f je spojitá zprava v bodě x 0 R, jestliže x 0 D(f ) a lim x x + 0 f (x) = f (x 0 ). c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 52 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Definice (Spojitost na intervalu) Řekneme, že funkce je spojitá na intervalu I, je-li spojitá v každém jeho vnitřním bodě a v krajních bodech (pokud patří do I ) je spojitá zleva, resp. zprava. Definice (Body nespojitosti) Body, ve kterých není funkce f spojitá, nazýváme body nespojistosti. Poznámka Elementární funkce jsou spojité v každém bodě svého definičního oboru. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 53 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Věta (Weierstrassova věta) Necht je funkce f spojitá na uzavřeném intervalu I. Pak je f na I ohraničená a nabývá zde své největší a nejmenší hodnoty. Věta (První Bolzanova věta) Necht je funkce f spojitá na uzavřeném intervalu I = [a, b] a necht platí f (a) f (b) < 0. Pak existuje alespoň jedno číslo c (a, b) takové, že f (c) = 0. Věta (Druhá Bolzanova věta) Necht je funkce f spojitá na uzavřeném intervalu I. Pak f nabývá všech hodnot mezi svou největší a nejmenší hodnotou. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 54 / 70

Limita funkce Spojitost funkce c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 55 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Věta (Pravidla pro počítání s limitami) Necht a R, k R a necht f, g : R R. Jestliže mají funkce f a g v bodě a limitu, pak platí lim k = k, x a [ ] lim f (x) ± g(x) = lim f (x) ± lim g(x), x a x a x a [ ] lim f (x) g(x) = lim f (x) lim g(x), x a x a x a [ ] lim k f (x) = k lim f (x), x a x a f (x) lim x a g(x) = lim f (x) x a lim g(x), x a pro lim g(x) 0. x a c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 56 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Příklad lim (x 2 + 3x) = 4 + 3 2 = 10, x 2 lim (arctg x + arccotg x) = π x 2 + 0 = π 2, 1 lim x 0 x cos x = 1 =, lim x 1 x e = 1 x = 0, lim x 0 +( 1 x + ln x) = = neurčitý výraz. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 57 / 70

Limita funkce Spojitost funkce Věta (Limita složené funkce) Je-li funkce f spojitá, pak platí lim f ( g(x) ) = f ( lim g(x) ). x x 0 x x0 Poznámka Při výpočtech limit vždy nejprve dosadíme x = x 0. Příklad lim x 0 + ln 1 x = ln =, lim x arctg e x = arctg = π 2, lim x 0 + ln sin x = ln 0 + =, lim 1 x 0 sin x = 1 = 1 =, sin 0 0 lim 1 x 0 + sin x = 1 sin 0 = 1 + 0 =. + c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 58 / 70

Limita funkce Výpočet limit Věta Jestliže pro všechna x Ôδ(x 0 ) platí f (x) = g(x) a existuje limita lim x x 0 g(x) = L, pak lim x x 0 f (x) = L. Odtud plyne, že funkci lze při výpočtu limity vhodně upravovat. Příklad x 2 x 2 lim x 2 x 2 = 0 0 = lim x 2 (x 2)(x + 1) x 2 = lim x 2 (x + 1) = 3. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 60 / 70

Limita funkce Výpočet limit Následující věta již byla použita v některých příkladech. Věta Necht lim x x0 f (x) = k 0 a lim x x0 g(x) = 0. Existuje-li prstencové okoĺı bodu x 0, takové, že pro každé x z tohoto okoĺı platí f (x) g(x) > 0, pak lim f (x) x x 0 g(x) = +, f (x) g(x) < 0, pak lim f (x) x x 0 g(x) =. Věta platí i pro jednostranné okoĺı a limity. Při výpočtu limity typu k 0, kde k 0, k R je potřeba určit obě jednostranné limity a zjisit, zda jsou si rovny. Pokud ne, limita neexistuje. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 61 / 70

Limita funkce Výpočet limit Příklad Limita neexistuje, nebot lim x 1 + lim x 1 x x 1 = 1 0 x x 1 = 1 0 + = +, lim x 1 x x 1 = 1 0 =. Limita nebot lim x 1 + lim x 1 x (x 1) 2 = 1 0 = +, x (x 1) 2 = 1 0 + = +, lim x 1 x (x 1) 2 = 1 0 + = +. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 62 / 70

Limita funkce Výpočet limit Poznámka lim x x0 f (x) g(x) = k ±, k R = 0. Věta (Limita polynomu a rac. lom. funkce v ± ) Platí lim (a nx n + a n 1 x n 1 + + a 1 x + a 0 ) = lim a nx n, x ± x ± lim x ± a n x n + + a 0 b m x m + + b 0 = lim x ± a n x n b m x m. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 63 / 70

Limita funkce Výpočet limit Příklad lim ( 2x 5 + 3x 4 2x + 8) = lim ( 2x 5 ) x x 2x lim 3 +3x 2 1 x x 4 2x+2 = lim 2x 3 x x 4 2 = lim x x = 2 = 2 ( ) = + = 0 3x lim 2 +2x 1 x x 2 8x+5 = lim 3x 2 = lim ( 3) = 3 x x 2 x x lim 4 +3x 2 +2x 1 x 4x 2 +3x+5 = lim x x 4 4x 2 x = lim 2 x 4 = 1 4 lim x 2 =. x c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 64 / 70

Limita funkce Výpočet limit Poznámka Neurčité výrazy typu 0 0, pravidla. lze řešit pomocí derivací tzv. L Hospitalova c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 65 / 70

Příklady Příklad Načrtněte graf funkce f (x) = 2 arcsin(x + 1). Řešení: c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 67 / 70

Příklady Příklad Určete definiční obor funkce f (x) = ln x 1 2 + x arcsin x 4. Řešení: D(f ) = [ 4, 2) (1, 4]. c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 68 / 70

Wolfram Alpha Definiční obor funkce. domain of sqrt(x+2)/(x-1) Obor hodnot funkce. range of x^2-5x+3 Graf funkce. plot y=x^3-1 for x from -2 to 2.5 plot y=tan(x) for x from -pi to 2pi and y from -10 to 10 Inverzní funkce. inverse of x^5 Průsečíky grafů funkcí. intersections of y=3x^2+x-4 and y=2x+6 Výpočet limity. limit (x+3)/(2-x^2) as x->1 limit 3^(1/x)-7 as x->-infinity Jednostranná limita. limit e^(cot(x)) as x->2pi from left lim_(x->(2 pi)^-) e^(cot(x)) c Petr Hasil (MENDELU) Funkce a limita Matematika MT 70 / 70