Функция называется бесконечно малой при , если (рис. 5, 6).
Рис. 5 Рис. 6
Пример: – бесконечно малая функция при .
Две бесконечно малые при функции f (x) и g (x) называются эквивалентными бесконечно малыми, если .
Основные соотношения эквивалентностей:
при , (1)
при , (2)
при , (3)
при , (4)
при , (5)
при , (6)
при . (7)
Функция называется бесконечно большой при , если для любого числа , сколь бы большим оно ни было, можно указать такую окрестность U (a) точки х = а (не включающую саму точку а), что при всех х, принадлежащих этой окрестности, выполняется неравенство .
Предел бесконечно большой функции при обозначается симво-лом ¥: и называется бесконечным пределом функции при x ® a.
Определение бесконечно большой функции при x ® a можно записать символически следующим образом:
.
Геометрически существование бесконечного предела
означает, что значения функции становятся сколь угодно большими по модулю, если значения аргумента достаточно близки к точке х = а (рис. 7, 8).
Рис. 7 Рис. 8
Пример. – бесконечно большая функция при x ® 1.
Бесконечный предел последовательности означает, что члены последовательности становятся сколь угодно большими по модулю при достаточно больших номерах n:
.
Функция называется локально ограниченной в точке х = а, если существует такая окрестность точки U (a), в которой значения функции удовлетворяют неравенству , где m и M – некоторые числа.
Любая функция, имеющая конечный предел при x ® a, в том числе
и бесконечно малая функция, является локально ограниченной в точке х = а.
Если – бесконечно большая при x ® a, то она не является локально ограниченной в точке х = а.
Пример. – локально ограниченная функция во всех точках, кроме точек х = 1 и х = –1.
Вычисление пределов
При вычислении пределов используют теоремы о конечных пределах и теоремы обесконечно малых и бесконечно больших функциях.
Основные теоремы о конечных пределах
1. Если f (x) = const (const – константа) при ,
то .
2. , где C = const.
3. , если f (x) – функция, непрерывная в точке х = а
(см. п. 6).
4. Если и , где – числа,
то , и при условии, что A2 ¹ 0.
Теоремы обесконечно малых и бесконечно больших функциях (для краткости обозначим: бм – бесконечно малая функция, бб – бесконечно большая функция, огр – локально ограниченная функция).
5. бм ± бм = бм.
6. бм × бм = бм.
7. бм × огр = бм.
8. , если огр не является бм.
9. бб + бб = бб, если обе бб одного знака.
10. бб × бб = бб.
11. бб × огр = бб, если огр не является бм.
12. .
Примеры.
1) (здесь использована теорема 1);
2) (здесь использованы теоремы 2, 3 и непрерывность функции у = 2 х – 1);
3) (здесь использована теорема 8);
4) (здесь использованы теоремы 2, 4 и 12).