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матан Бесов - весь 2012

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lim

x + sin x

 

 

x

x→+

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

!

0

"

+∞ − (+), (+0)0, (+)0,

1.

0 · ∞,

# # $

0

% 0

% % #

# &

lim xx

x→0+0

§

f

(a, b)

'f 0 f 0 (a, b)

f

(a, b)

(f > 0 f < 0 (a, b)

f

(a, b)

) &

! # %

f (x2) − f (x1) = f (ξ)(x2 − x1), a < x1 < ξ < x2 < b.

f (a, b) x0, x

(a, b) *

f (x) − f (x0)

 

 

x − x0

0 + f

(x0) 0

, ! f > 0 (a, b) $

# &- f (a, b)

. f (x) = x3 x (1, 1)

* ! x0

/ 0 &- f

U (x0) &- f

˚

f (x) f (x0) (f (x) f (x0)) x U (x0).

1 . %

! x0

/ 0 &- f

* ! / 0 !

/ 0

/ 0

! " #

$%

!

x0 f

f (x0) f (x0) = 0

&§ '!(!

) f (x0) = 0

f (x) = x3 x0 = = 0!

f x0

˚

!

U (x0) f

 

x0 x0

f

& ! * f > 0

˚

 

 

< 0

˚

+ 0)! +

U (x0 0) f

 

U (x0

 

, - . / f (x) − f (x0) = f (ξ)(x − x0)

- f −

+ , x0! 0 x0

f !

) ,

 

2x2 + x2 sin

1

 

x = 0,

x

f (x) =

x = 0.

0

 

 

+ x0

$ % f ,

§

 

, U (x0 0) U (x0 + 0) x0

0),

 

 

 

 

 

˚

 

f (x) − f (x0) < 0 (> 0) x U (x0

 

 

 

 

 

˚

+ 0).

 

f (x) − f (x0) > 0 (< 0) x U (x0

 

 

 

 

 

x = 0,

 

 

 

1

 

 

 

 

x2 sin

 

 

 

 

x

 

 

 

f (x) =

x = 0.

 

 

 

0

 

 

 

 

+ x0 = 0

f ! ! " # f (x0) > 0 x0

f !

$

% &

& '

f (x0) = . . . = f (n−1)(x0) = 0 f (n)(x0) = 0

(" n = 2k x0

# f (2k)(x0) > 0

f (2k)(x0) < 0$ f %

1" n = 2k + 1 x0

# $ f f (2k+1)(x0) > 0 #

f (2k+1)(x0) < 0$

& ! + x

˚

U (x0)

f (x) − f (x0) = f (n)(x0) (x − x0)n + ε(x − x0)(x − x0)n = n!

 

 

 

 

 

 

 

=

f (n)(x0)

+ ε(x − x0) (x − x0)n,

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ε(x − x0) 0 x → x0!

(x−

2 ˚

 

 

 

 

 

 

 

 

U (x0)

 

1

 

 

(n)

 

 

 

 

 

f

 

(x0)

 

 

− x0)|

 

 

 

 

 

 

! + / ,

2

 

n!

 

 

 

 

 

 

f (n)(x0) sgn(f (x) − − f (x0)) = sgn f (n)(x0) sgn(x − x0)n

(x − x0)n x0

n

˚

f (x) f (x0) x U (x0)

f (x0) > 0 x0

f (x0) < 0 x0 f

f (x0) = 0 f (x0) > 0 x0 f (x0) < 0 x0

f

! " ! # $ % & f : [a, b] R

' ( )

' (a, b) * ) !

$ % & f $ f (a) f (b)

§

* % &$ f (a, b) +$ !

[α, β] (a, b) ! % % & f

$' (α, f (α)) (β, f (β)) *

y = lα,β (x), x [α, β], ! lα,β (x) =

β − x

x − α

β − α

f (α) +

β − α

f (β).

, &$ f $

" # (a, b) $ α, β: a < α < < β < b f (x) lα,β (x) " f (x) lα,β (x)#

x (α, β)

- !

! % &$ f $

" #

(a, b)

§

!

* ) (a, b) $

% & f

. % &

 

β − x

 

 

x − α

 

f (x) − lα,β (x) =

β − α

(f (x) − f (α)) +

β − α

(f (x) − f (β)) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

"/#

 

 

f (x) − f (α)

 

f (β) − f (x)

 

 

 

 

.

 

 

x − α

 

 

 

 

β − x

 

* $ $ $

! )%% & &

(x, f (x))

$ ! )%% &

& (x0, f (x0))

% &$ f

( *

) $

f(x0) f+(x0) f(x0 + 0).

% &$

(

!

* % & f (x) = 1 − |x| x (1, 1)

$ $ '

0 % &

( 1 ! (

 

 

f f

(a, b)

/f 0 0 (a, b) ! "

!

 

f

(a, b)#

 

 

f < 0 > 0 (a, b) f

(a, b)

a < α < x < β < b

! " #$

f (x) − lα,β (x) = (β − x)f (ξ)(x − α) + (x − α)f (η)(x − β) =

β − α

 

(x − α)(β − x)f (ζ)(ξ − η)

 

 

=

β − α

0 (> 0 f

(ζ) > 0),

# a < α < ξ < ζ < η < β < b

% & $ 1

$ 2

' 1

($ ) $ !

! ! ' $

* x0

f (x0, f (x0)) +

, f

f (x0) '

-

x0 , # !

, # !

. 1, f

x0

x0 f f

x0 f (x0) = 0

/ #

f (x0) = 0 / f (x0) > 0 * #

f > 0 ! U (x0) !

x0 U (x0) # !

$ ' ! # '

§

 

! f (x0) f "

x0

x0 f

# ' &

# ! ,

f (x0) = 0 f (x0) = 0

x0 f

! " " #

$ $%

 

 

 

 

< 0 U (x0)$

# f (x0) > 0 f (x0)

 

y = f (x) % & %

 

 

 

 

 

 

˚

 

' y = f (x0) + f

 

(x0)(x −x0) x U (x0)

# f (x0)

= 0 f (x0)

 

= 0 U (x0)$

y = f (x) (

 

 

 

 

 

 

 

˚

 

x < x0 x > x0 x U (x0) %

'

 

#

0 1 2$ 1* !

 

f (x)(f (x0)+f (x0)(x−x0)) =

 

f

 

(x0)

 

+ ε(x − x0) (x−x0)2

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$ 2+ * !

 

f (x)(f (x0)+f (x0)(x−x0)) =

 

f

 

(x0)

+ ε(x − x0) (x−x0)3

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3!

 

 

 

 

˚

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x Uδ (x0) # δ > 0

 

 

§

 

 

 

, f

(a, +) y = kx + b

f x → +

f (x) = kx + b + o(1) x → +∞.

x →

→ −∞

f

x → +∞ y = kx + b

lim

f (x)

= k,

lim (f (x) − kx) = b.

x

 

x→+

 

x→+

! x → −∞

" x = x0 !

f # $!

f (x0 + 0) f (x0 0) +

−∞

%! !#

!# f (x) = x −

2 arctg x f (x) = ln(1 + x)

§

1.

! 2. !

3.

4. "! !

5. ! # !

!

6. $

§

 

7. !

# 8. ! ! % &

9.

Ox ! #

10. '

 

 

f (x) =

 

x2

 

 

 

x

1

 

 

x(x − 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

(x) =

(x − 1)2

 

f

 

(x) =

(x − 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(−∞, 0)

 

 

 

 

 

 

(0, 1)

 

 

 

 

 

(1, 2)

 

 

 

(2, +)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

+

 

 

+

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

асимпт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

асимпт

+

1

 

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

x

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) *

§

t T R

r = r(t)

T

r

!

! r(t) = = (x(t), y(t), z(t)) x(t) y(t) z(t) " #

# r(t) T

$ % T #

$

& |r| % r

'r0 # !

r = r(t) t → t0 ( r0 = lim r(t)

t→t0

lim |r(t) −r0| = 0

t→t0

) * !

$! r = r(t)

˚

U (t0)

+ $

% $ f (t) = |r(t) − −r0| , ε δ

! $

$! r = r(t)

˚

U (t0) ' r0 # ! r = r(t)

t t0

ε > 0 δ = δ(ε) > 0 : |r(t) −r0| < ε t : 0 < |t −t0| < δ.

§

- r(t) = (x(t), y(t), z(t)) r0 = (x0, y0, z0)

|r(t) −r0| = (x(t) − x0)2 + (y(t) − y0)2 + (z(t) − z0)2.

. * /

lim r(t) = r0 / %

t→t0

 

 

# $

 

 

lim x(t) = x0,

lim y(t) = y0,

lim z(t) = z0.

t→t0

t→t0

t→t0

 

lim r1(t),

lim r2(t),

lim f (t),

 

t→t0

t→t0

 

t→t0

 

f

0

lim (r1(t) ±r2(t)) = lim r1(t) ± lim r2(t)

1

t→t0

 

t→t0

 

t→t0

 

lim f (t)r1

(t) = lim f (t)

lim r1(t)

 

t→t0

t→t0

t→t0

 

2lim (r1(t)r,2(t)) =

lim r1(t), lim r2(t)

 

3

t→t0

 

t→t0

 

t→t0

 

lim [r1(t),r2(t)] =

lim r1(t), lim r2(t)

 

 

t→t0

 

t→t0

 

t→t0

 

4 5 #

# $ ! %/

!

5

!

$ 6

! 4lim r1

(t) = r10 lim r2(t) =

 

 

t→t0

 

t→t0

 

 

 

 

 

= r20 r1(t) = r10 + α(t) r2(t) = r20 + β(t)

 

 

 

 

 

α(t), β(t)

0 = (0, 0, 0) t → t0

 

 

.r1(t) ×r2(t) −r10 ×r20 = (r10 +α(t)) ×

 

(r20 + β(t))

−r10 ×r20

 

 

 

 

= r10 × β(t) + α(t) ×r20 + α(t) × β(t) 0

t t0

(t) ×r20| |α(t)| |r20| → 0,

 

 

|r10 × β(t)|

|r10| |β(t)| → 0,

 

 

 

 

 

 

(t) × β(t)|

(t)| |β(t)| → 0.

 

r

˚

+ 0) r0

U (t0

t0

 

 

r0

= lim r(t) = r(t0 + 0),

 

 

t→t0+0

 

lim |r(t) −r0| = 0

 

t→t0+0

 

lim r(t) =

t→t00

=r(t0 0)

1!4"

r

U (t0) # t0$

lim r(t) = r(t0)

t→t0

% $

" " &

r1 r2

f t0 r1±r2 fr1 (r1,r2) [r1r,2] t0

'

( )

$ *

r = r(t)$

U (t0)$

r (t0) lim r0(t0 +

t) −r(t0)

,

t

t→0

 

) +

, r(t) = (x(t), y(t), z(t))$ $ $

r (t) = (x (t), y (t), z (t)).

#

+

+ + *

§

r = r(t)$

U (t0)$ t0$

t = t0 +

˚

 

 

 

t U (t0)

 

 

 

 

 

 

 

 

r(t0 + t) −r(t0) = A t +εtt,

 

 

εt)

 

 

 

 

0 t → 0

 

 

 

- "

$ $

+ r

(t0) * r

 

 

 

 

(t0)

t0 & ) A = r

 

' * r t0 . +r (t0)/

$ $ r t0

 

 

r t0

 

−∞ < dt < +∞.

 

 

 

dr(t0) = r (t0) dt,

 

 

t0

r1 r2 f

t0

0(r1 +r2) = r1 +r2

1(rf1) = f r1 + rf1

2(r1,r2) = (r1,r2) + (r1,r2) 3[r1,r2] = [r1,r2] + [r1,r2]

' * 4

r1(t0 + t) ×r2(t0 + t) −r1(t0) ×r2(t0) =

= (r1(t0 + t) −r1(t0)) ×r2(t0 + t)+

+r1(t0) × (r2(t0 + t) −r2(t0)).

4 ) t "

t → 0$ * 4

* 5

r(t(τ ))$ τ U (τ0)

% r(t(τ )) = x(t(τ )), y(t(τ )), z(t(τ ))

* *

dtd r(t(τ )) = x (t(τ ))t (τ ), y (t(τ ))t (τ ), z (t(τ ))t (τ ) =

=r (t(τ ))t (τ ).

dr = r t dτ = r dt.

dr

dr = r dt t

!

" #$

#$ %

& $

r (t) = (r (t)) &' r(n)(t) = (r(n−1)(t))

 

 

d2r(t) = δ(dr(t)) δt=dt = δ(r (t) dt) δt=dt = r (t)dt2,

&'

n

n−1

 

 

(n−1)

 

n−1

 

 

 

(n)

n

 

= δ(r

(t)dt

)

 

= r

d r(t) = δ(d

r(t))

δt=dt

 

 

δt=dt

 

(t)dt .

r(n)(t0) U (t0)

˚

t U (t0)

r(t) = n r(k)(t0) (t − t0)k +ε(t − t0)(t − t0)n, k!

k=0

− → →

ε(t t0) 0 t t0

( ) %

r(t) = (x(t), y(t), z(t)) *

+ " r(t) #

'$

+

,-

+ ) o((t − t0)n) t → t0

§

! % r %

. /

. /

"

) . )/ $

! % r %

. / r

. /

0 $

1 &

$ ' 2 !

) r(t) = (cos t, sin t, 0) 0 t 2π + r (t) = = (sin t, cos t, 0) |r (t)| = 1

 

 

(ξ)(2π − 0)

0 = r(2π) −r(0) = r

 

ξ

3

%' 2

r

[a, b] (a, b) ξ (a, b)

 

|r(b) −r(a)| |r (ξ)|(b − a).

.4/

( )

3 r(b) = r(a)

e =

r(b) −r(a)

 

|e| = 1

 

|r(b) −r(a)| +

 

 

 

 

|r(b) −r(a)| = (r(b) −r(b)e,) = (r(b)e,) (r(a)e,).

5 % f (t) = (r(t),e) ( *

2 "

ξ (a, b) : |r(b) −r(a)| = f (b) − f (a) =

=f (ξ)(b − a) = (r (ξ)e,)(b − a).

-%

R3

Γ R3

Γ= {(x(t), y(t), z(t)) : a t b},

x y z [a, b] !

" #

$ % & ! '

( ! R3) * !+

, ! (

-

R3 (

. / Γ !

Γ = {r(t) : a t b} Γ = {rˆ(t) : a t b},

r(t) (x(t), y(t), z(t)) rˆ(t)

(x(t), y(t), z(t)) Γ ! / {t, rˆ(t)}

. M R3 ! "

# & Γ t1, t2 [a, b] t1 = t2 rˆ(t1) = rˆ(t2) = M

0 ( ! !

" # 0 Γ !

rˆ(a) = rˆ(b) 0 !

! a t1 < t2 b rˆ(t1) = rˆ(t2) t1 = a t2 = b

1 ! t

rˆ(t) & " &

-, Γ

/ / ! /

rˆ(a) rˆ(b)

§

1 & & Γ - t0 t0 + + t [a, b] - % / ! rˆ(t0) rˆ(t0 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ t) lt) & % &

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lt) = ±

| r|

 

r = r(t0 +

 

t) −r(t0) "

|

r| > 0 |

t|#

 

 

 

 

- | t|

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lt) %

lim lt)

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t→0

 

.

 

 

 

 

 

−∞ < τ < +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r = r(t0) + tτ,

 

 

 

 

! Γ (t0, rˆ(t0))

 

 

 

0 ! rˆ(t0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t /% &

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

Γ = {r(t)

a

t

b} t0 (a, b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(t0) = 0 Γ (t0, rˆ(t0))

r (t0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ! 3!

lim

 

r

= r (t0) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t→0

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

|

t|

= 0 r =

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

→ |r (t0)|

 

 

t → 0 .

t → 0

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

r (t0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lt)

 

 

|r

 

 

 

 

t.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

(t0)|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 (t0, rˆ(t0)) %

!

r = r(t0) +r (t0)τ, −∞ < τ < +∞.

5

1 r t > 0

rˆ(t0)

rˆ(t0 + t) (6 7 !

-, ! r

 

t

! &

1

t !

& Γ

t0 = a t0 = b t0

0 r

Γ = {r(t) a t b}

r(t) !

! [a, b]

" (t0, rˆ(t0)) !

Γ r

 

(t0) =

 

 

0

!

 

 

 

# !! !

$ % ! &

 

' !

% % (

 

) Γ = {rˆ(t) a t b} c (a, b)

" $ (

Γ = {rˆ(t) : a t c}, Γ = {rˆ(t) : c t b}

Γ

* !$

Γ % &%

) + ! Γ

$ ,

!

-! ! % !

! )

Γ = {r(t) : a t b}, t = g(τ ), ρ(τ ) = r(g(τ )),

˜ { }

Γ = ρ(τ ) : α τ β .

. ! & ˜ Γ $ Γ

! ! ! t = g(τ )

) + ! ! ! ! !

§

1g [α, β] [a, b] !

[α, β]

/% ! ! + ! ˜ Γ !$

Γ $ ! & ! ! ! g1 % g

) 0 ! 1 ! !

2 ! $! (

! " ! ! ( ! (

& % & 1

%

1◦◦ g [α, β]

) & g(α) = a g(β) = b

Γ 3 !

! ! ! Γ

% ! ! t = g(τ ) & & ! !

1, !

2g ! !

[α, β]4

3g (τ ) = 0 α τ β

) + ! !

! Γ (

! & ! & & ˜

Γ

) 123% g

g1 % ! $ !

˜

Γ Γ + ! $& (

& $ ! % !

!

) ! !

& ! 123!

! !

5 % ( % &4

6 % ( 4 7 ( & &