Односторонние пределы функции

В приложениях математического анализа встречаются так называемые односторонние пределы.

Введем понятия левой и правой окрестностей точки а (а – число).

Определение 1

1) любой интервал , правым концом которого является точка а, называется ее левой окрестностью.

2) любой интервал , левым концом которого является точка а, называется ее правой окрестностью.

Запись означает, что х принимает лишь значения, принадлежащие некоторой левой окрестности точки а, то есть

Запись означает, что х принимает лишь значения, принадлежащие некоторой правой окрестности точки а, то есть

Определение 2

1) Формула , где функция f(x) определена на множестве Х и а – предельная точка этого множества, а А – число, обозначает, что , такая, что |f(x)-A|< при (1)

2) Формула , где функция f(x) определена на множестве Х и а – предельная точка этого множества, а B – число, обозначает, что , такая, что |f(x)-B|< при (2)

Для чисел A и B используется следующая символическая запись A=f(a-0), B=f(a+0)

Определение 3

Под окрестностью символа понимается любой интервал , и под окрестностью символа понимается любой интервал .

Формулы

и (3) интерпретируются таки образом

и , где - произвольно, и

Пример

Имеем и

Замечание

Для существования предела функции f(x) при (а – число) необходимо и достаточно выполнение равенства f(a-0)=f(a+0).

Бесконечно малые функции

Определение

Функция называется бесконечно малой при (а – вещественное число или символ ), если , что .

Это эквивалентно (2) или (3).

Аналогично определяется бесконечно малая функция при , , , .

Замечание

Если (4), то в силу определения предела функции получаем, что f(x)-A – бесконечно малая функция. Таким образом, из (4) получаем представление функции f(x), имеющей предел А при в виде

(5), где .

Обратно, если для функции f(x) справедлива формула (5), то число А является пределом функции при . Из формулы (5) вытекает важная лемма о сохранении знака функции.

Лемма

Если , то в некоторой окрестности знак функции f(x) совпадает со знаком числа А.

Действительно, пусть . Выбирая окрестность так, чтобы при в силу равенства (5) будем иметь

, где

Sgn x=+1, при x>0

Sgn 0=0

Sgn x=-1, при x<0

Замечание Функция в некоторой окрестности по смыслу определения (1) является бесконечно малой при .

Бесконечно большие функции

Определение

Функция f(x) называется бесконечно большой при (а – число или символ при (1), если для точки a, что |f(x)|>E при (2) для всех допустимых значений аргумента х.