lim x)) = lim f( x) lim (f( x)) x)) x 2 y x 2 + y 2 = 0 r 3 cos 2 θsinθ r 2 (cos 2 θ + sin 2 θ) = lim

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "lim x)) = lim f( x) lim (f( x)) x)) x 2 y x 2 + y 2 = 0 r 3 cos 2 θsinθ r 2 (cos 2 θ + sin 2 θ) = lim"

Πολωνα Ελευθεριάδης
4 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ορια Πραγματικών Συναρτήσεων Εστω f : A R n R. Το καλείται σημείο συσσώρευσης του Α και γράφουμε: f x = b, b R ε > 0, δε = δ > 0 : f x b < ε, για κάθε x A με 0 < x < δ. Γεωμετρική Ερμηνεία της Εννοιας του Ορίου Πραγματικής Συνάρτησης Μοναδικότητα του Ορίου Το όριο όταν υπάρχει, είναι μοναδικό.

2 2 Αλγεβρικές Ιδιότητες Ορίων Εστω f, g : A R n R και το σημείο συσσώρευσης του A. Επίσης, έστω ότι υπάρχουν και τα όρια: f x και g x. Τότε υπάρχουν και τα παρακάτω όρια: f x + g x = f x + g x λf x = λ f x f xg x = f x f x g = x f x g x g x, g x 0 ΑΣΚΗΣΗ Να αποδείξετε ότι: x 2 y x 2 + y 2 = 0 Θα χρησιμοποιήσουμε Πολικές Συντεταγμένες, δηλαδή x = rcosθ, y = rsinθ. Με αντικατάσταση πάνω στο όριο προκύπτει το εξής: x 2 y x 2 + y 2 = r 0 r 3 cos 2 θsinθ r 2 cos 2 θ + sin 2 θ = r 0 rcos2 θsinθ = 0 Διότι r 0 μηδενική και cos 2 θsinθ φραγμένη, άρα όλη η ποσότητα τείνει στο μηδέν μηδενική επί φραγμένη είναι μηδενική. Τέλος, αφού το όριο είναι μοναδικό ισχύει το ζητούμενο.

3 3 ΑΣΚΗΣΗ 2 Να αποδείξετε ότι: x + ysin = 0, x 0 x Εχουμε ότι x + ysin x x + y sin x x + y 0 καθώς τα x και y τείνουν στο μηδέν. Δηλαδή 0 x + ysin 0 x Επομένως, x + ysin = 0 x Αρχή της Μεταφοράς ή Ακολουθιακό Κριτήριο Εστω f : A R n R και το σημείο συσσώρευσης του A. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα: Υπάρχει το f x = b Για κάθε ακολουθία x ν του A με x ν ν N και x ν έχουμε f x ν b ΑΣΚΗΣΗ 3 x,y,0 xsin y

4 4 Θα χρησιμοποιήσουμε την Αρχή της Μεταφοράς. Θέτω fx, y = xsin y, y 0 Θεωρούμε τις ακολουθίες v ν και w ν ως εξής: v ν = w ν =,,, 0 2νπ 2νπ + π 2, 0 Θεωρούμε τις αντίστοιχες ακολουθίες των τιμών της συνάρτησης f w ν = f, f v ν = f, 2νπ + π = sin 2 = sin2νπ = 0 0 2νπ π 2νπ + π 2 = sin = 2 Επομένως από την Αρχή της Μεταφοράς, δεν υπάρχει το όριο. Κριτήριο μή - Υπαρξης του Ορίου Εστω f : A R 2 R, = α, α 2 σ.σ του A. Τότε αν δύο διαφορετικές καμπύλες δρόμοι οδηγούν σε διαφορετικά όρια, λόγω της μοναδικότητας του ορίου συνεπάγεται ότι δεν υπάρχει το όριο. ΑΣΚΗΣΗ 4 x 2 x 2 + x y 8 Θα ακολουθήσουμε δύο διαφορετικούς δρόμους καμπύλες

5 5 y άξονας δηλαδή x = 0. f0, y = y 8 = 0 y 8 = 0 = 0 Σχόλιο: Η πράξη μέσα στο όριο προηγείται. Μετά βάζουμε το όριο. x = y. x 2 fx, x = x 0 x 0 x = = x 0 Επομένως το όριο της fx, y για x, y 0, 0 δεν υπάρχει. ΑΣΚΗΣΗ 5 x 2 y 2 x 2 + y 2 Θα ακολουθήσουμε δύο διαφορετικούς δρόμους καμπύλες y άξονας x = 0 y 2 f0, y = y 2 = = x άξονας y = 0 x 2 fx, 0 = x 0 x 0 x 2 = = x 0 Επομένως το όριο της fx, y για x, y 0, 0 δεν υπάρχει. ΑΣΚΗΣΗ 6 xy x 2 + y 2

6 6 Θα ακολουθήσουμε δύο διαφορετικούς δρόμους καμπύλες y άξονας x = 0 0 f0, y = y 2 = 0 = 0 x = y x 2 fx, x = x 0 x 0 2x 2 = x 0 2 = 2 Επομένως το όριο της fx, y για x, y 0, 0 δεν υπάρχει. ΑΣΚΗΣΗ 7 xy x 3 + y 3 Θα ακολουθήσουμε δύο διαφορετικούς δρόμους καμπύλες y άξονας x = 0 0 f0, y = y 3 = 0 = 0 x = y 2 y 3 fy2, y = y 6 + y 3 = y 3 y 3 y 3 + = y 3 + = Επομένως το όριο της fx, y για x, y 0, 0 δεν υπάρχει.

7 7 Ορια Διανυσματικών Συναρτήσεων Εστω f : A R n R m και το σημείο συσσώρευσης του A και b R m τότε: f x = b ε > 0, δε = δ > 0 : f x b < ε, για κάθε x A με 0 < x < δ. ΘΕΩΡΗΜΑ: Εστω f : A R n R m, με f = f,..., f j,...f m, το σημείο συσσώρευσης του A και b R m. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα: f x = b = b,..., b j,..., b m, α j m f j x = b j, α j =, 2,..., m ΑΣΚΗΣΗ 8 Να αποδείξετε ότι: x 2 y f x, y = x 2 + y 2, x + ysin 0, 0 x Εστω f = f, f 2 με f x, y = x2 y x 2 +y 2 και f 2 x, y = x + ysin x. Για να υπάρχει το όριο της διανυσματικής συνάρτησης f πρέπει να υπάρχει το όριο της κάθε συνιστώσας της, δηλαδή να υπάρχουν τα όρια των πραγματικών συναρτήσεων f και f 2. Επιπλέον, f x, y = f x, y, f 2x, y.

8 8 Από Άσκηση και Άσκηση 2 έχουμε ότι: f x, y = 0 και Επομένως, f 2x, y = 0. f x, y = 0, 0. ΑΣΚΗΣΗ 9 xy Gx, y = x 2 + y 2, x 2 y x 2 + y 2 Εστω G = G, G 2. Το όριο της διανυσματικής συνάρτησης G δεν υπάρχει διότι απο Άσκηση 6 δεν υπάρχει το όριο της συνάρτησης G. Συνεχείς Διανυσματικές Συναρτήσεις Εστω f : A R n R m. Η f ονομάζεται συνεχής στο A αν υπάρχει το f x και είναι ίσο με f α Παρατήρηση: Η f ειναι συνεχής στο A όταν ειναι συνεχής σε κάθε σημείο του A. 2 Αν η f δεν είναι συνεχής στο τότε το ονομάζεται σημείο ασυνέχειας. ΑΣΚΗΣΗ 0 Να εξετάσετε αν είναι συνεχής στο 0,0 η συνάρτηση: fx, y = { x 2 y x 2 +y 2, x,y 0,0 0, x,y=0,0 Για να είναι συνεχής η συνάρτηση f στο σημείο 0,0 πρέπει να υπάρχει το όριό της στο σημείο αυτό και να είναι ίσο με f0, 0. Αρχικά λοιπόν θα μελετήσουμε αν υπάρχει το όριο της για x 0, y 0 δηλαδή το όριο του πρώτου κλάδου της όπου x, y 0, 0. Θα υπολογίσουμε το όριο αυτό:

9 9 Α Τρόπος με χρήση πολικών συντεταγμένων: x 2 y x 2 + y 2 = r 3 cos 2 θsinθ r 0 r 2 = rcos 2 θsinθ = 0 r 0 όμοια με την Άσκηση. Β Τρόπος: x 2 y x 2 + y 2 x2 y x 2 = y 0 Επομένως το όριο της f για x, y 0, 0 υπάρχει και είναι ίσο με μηδέν. Επιπλέον, για να είναι συνεχής στο 0,0, πρέπει να δείξουμε ότι x 2 y x 2 = f0, 0 + y2 το οποίο προφανώς ισχύει εφόσον απο τον τύπο της f στο σημείο 0,0 δηλαδή τον δεύτερο κλάδο της έχουμε f0, 0 = 0. Επομένως η συνάρτηση f είναι συνεχής στο 0,0. ΑΣΚΗΣΗ Να εξετάσετε αν είναι συνεχής στο 0,0 η συνάρτηση: : fx, y = { xy x 2 +y 2, x,y 0,0 0, x,y=0,0 Για να είναι η συνάρτηση fx, y συνεχής στο σημείο 0,0 πρέπει να υπάρχει το όριο της για x, y 0, 0 και να είναι ίσο με f0, 0. Από Ασκηση 6, το όριο xy της συνάρτησης x 2 +y για x, y 0, 0 δεν υπάρχει, επομένως η συνάρτηση f 2 δεν είναι συνεχής στο σημείο 0,0. ΑΣΚΗΣΗ 2 Να εξεταστεί ως προς τη συνέχεια στα σημεία α, 0 η παρακάτω συνάρτηση. fx, y = { xsin y, y 0 0, y=0 : Παρατηρούμε ότι fα, 0 = 0 α.

10 0 Παίρνουμε τις εξής περιπτώσεις: Για α 0, θεωρούμε τις ακολουθίες: α, α, α, 0 2nπ 2nπ + π 2 α, 0 Στη συνέχεια παίρνουμε τις f τους και έχουμε: f α, 2nπ + π 2 f α, = αsin2nπ = 0 0 2nπ = αsin2nπ + π 2 = αsinπ 2 = α α 0 και άρα από την Αρχή της Μεταφοράς δεν υπάρχει το όριο. Επομένως η f δεν είναι συνεχής στα σημεία α, 0 για α 0 εφόσον δεν υπάρχει καν το όριό της σε αυτά τα σημεία. Για α = 0 έχουμε: αsin y α sin y α = 0 0 Δηλαδή στο σημείο 0,0 υπάρχει το όριο της f και επιπλέον είναι ίσο με f0, 0 από τον δεύτερο κλάδο του τύπου της. Επομένως η f είναι συνεχής στο 0,0. Σύνθεση συνεχών συναρτήσεων Εστω f : A R n R m και g : B R m R p με f A B, f συνεχής σε ένα σημείο a A και g συνεχής στο σημείο f a του B. Τότε η σύνθεση g f : A R n R p είναι συνεχής στο σημείο a.

Σχετικά έγγραφα

(a) = lim. f y (a, b) = lim. (b) = lim. f y (x, y) = lim. g g(a + h) g(a) h g(b + h) g(b)

(a) = lim. f y (a, b) = lim. (b) = lim. f y (x, y) = lim. g g(a + h) g(a) h g(b + h) g(b) 1 ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ Μερική Παράγωγος Μερικές Παράγωγοι Ορισμός 1: a) Εστω f(x y) : U R R μία συνάρτηση δύο μεταβλητών και (a b) ένα σημείο του U. Θεωρούμε ότι μεταβάλλεται μόνο το x ένω το y παραμένει σταθερό