Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Σχετικά έγγραφα
Curs 4 Serii de numere reale

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Curs 2 Şiruri de numere reale

Curs 1 Şiruri de numere reale

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

f(x) = l 0. Atunci f are local semnul lui l, adică, U 0 V(x 0 ) astfel încât sgnf(x) = sgnl, x U 0 D\{x 0 }. < f(x) < l +

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Integrala nedefinită (primitive)

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

CURS VII-IX. Capitolul IV: Funcţii derivabile. Derivate şi diferenţiale. 1 Derivata unei funcţii. Interpretarea geometrică.

z a + c 0 + c 1 (z a)

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

3 FUNCTII CONTINUE Noţiuni teoretice şi rezultate fundamentale Spaţiul euclidian R p. Pentru p N *, p 2 fixat, se defineşte R

SEMINAR TRANSFORMAREA FOURIER. 1. Probleme

a) (3p) Sa se calculeze XY A. b) (4p) Sa se calculeze determinantul si rangul matricei A. c) (3p) Sa se calculeze A.

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

riptografie şi Securitate

Siruri de numere reale

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Lucrare. Varianta aprilie I 1 Definiţi noţiunile de număr prim şi număr ireductibil. Soluţie. Vezi Curs 6 Definiţiile 1 şi 2. sau p b.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

7.1 Exerciţii rezolvate Exerciţii propuse cu indicaţii şi răspunsuri Întrebări de autoevaluare... 74

Probleme pentru clasa a XI-a

Criterii de comutativitate a grupurilor

Integrale cu parametru

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

Seminariile Capitolul IX. Integrale curbilinii

Analiza matematică, clasa a XI-a probleme rezolvate Rolul derivatei întâi

Seminariile 1 2 Capitolul I. Integrale improprii

Subiecte Clasa a VII-a

( ) ( ) ( ) Funcţii diferenţiabile. cos x cos x 2. Fie D R o mulţime deschisă f : D R şi x0 D. Funcţia f este

J F (ρ, ϕ, θ) = cos ϕ ρ sin ϕ 0. Teoremă (a diferenţiabilităţii compuse) (legea lanţului) Fie F : D deschis

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

8 Intervale de încredere

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Cum folosim cazuri particulare în rezolvarea unor probleme

1 Serii numerice Definiţii. Exemple... 45

CONCURSUL INTERJUDEȚEAN DE MATEMATICĂ TRAIAN LALESCU, 1998 Clasa a V-a

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

Principiul Inductiei Matematice.

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Funcţii Ciudate. Beniamin Bogoşel

Lecţii de Analiză Matematică. Dan Bărbosu şi Andrei Bărbosu

Capitolul 3. Serii Fourier. a unei funcţii periodice de perioadă Dezvoltarea în serie Fourier

7 Distribuţia normală

Subiecte Clasa a VIII-a

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

Puncte de extrem pentru funcţii reale de mai multe variabile reale.

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

Capitolul 7 DERIVATE. DIFERENŢIALE

Transformări integrale şi funcţii complexe cu aplicaţii în tehnică

O generalizare a unei probleme de algebră dată la Olimpiada de Matematică, faza judeţeană, 2013

ELEMENTE DE GEOMETRIA COMPUTAŢIONALĂ A CURBELOR Interpolare cu ajutorul funcţiilor polinomiale

Capitolul 2. Integrala stochastică

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI, 2017 ETAPA LOCALĂ, HUNEDOARA Clasa a IX-a profil științe ale naturii, tehnologic, servicii

avem V ç,, unde D = b 4ac este discriminantul ecuaţiei de gradul al doilea ax 2 + bx +

NOŢIUNI INTRODUCTIVE

VARIANTE PENTRU BACALAUREAT, M1-1, 2007

Asupra unei metode pentru calculul unor integrale definite din functii trigonometrice

Criptosisteme cu cheie publică III


Lucian Maticiuc SEMINAR Conf. dr. Lucian Maticiuc. Capitolul VI. Integrala triplă. Teoria:

Concurs MATE-INFO UBB, 25 martie 2018 Proba scrisă la MATEMATICĂ

MATEMATICI SPECIALE APLICATE ÎN ECONOMIE

Al cincilea baraj de selecţie pentru OBMJ Bucureşti, 28 mai 2015

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

Transcript:

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi" Iaşi 2014

Fie p, q N. Fie funcţia f : D R p R q. Avem următoarele situaţii: 1) p = q = 1 : f : D R R este funcţie reală de o variabilă reală. Exemplu: f : R R, f (x) = sin x. 2) q = 1 şi p > 1 : f : D R p R este funcţie reală de variabilă vectorială (sau de p variabile reale). f (x) = f (x 1, x 2,..., x p ) Exemplu: f : R 2 R, f (x, y) = x 2 + y 2.

3) p = 1 şi q > 1 : f : D R R q este funcţie vectorială de o variabilă reală. f (x) = (f 1 (x), f 2 (x),..., f q (x)), unde f i : D R R se numesc componentele reale ale funcţiei vectoriale f. Exemplu: f : R R 2, f (t) = (r cos t, r sin t), r > 0.

4) p > 1 şi q > 1 : f : D R p R q este funcţie vectorială de variabilă vectorială (sau de p variabile reale). Pentru x = (x 1, x 2,..., x p ) D R p, f (x) = (f 1 (x), f 2 (x),..., f q (x)), unde f i : D R p R sunt componentele reale ale funcţiei vectoriale f. Exemplu: f : R 2 R 3, f (x, y) = ( x 2, y 2, x + y ).

Fie o funcţie f : D R p R q şi x 0 R p. Definiţie Spunem că x 0 este punct de acumulare al mulţimii D dacă Definiţie V V (x 0 ), (V \ {x 0 }) D. Fie f : D R p R q şi x 0 punct de acumulare pentru D. Spunem că l R q este ita funcţiei f în punctul x 0 dacă: V V (l) U V (x 0 ) astfel încât, x U D, x x 0, să avem: f (x) V. Notăm l = x x0 f (x).

Observaţii 1.) x 0 este punct de acumulare x 0 al mulţimii D (pe care este definită funcţia) astfel că ne putem apropia oricât de mult de punctul x 0 prin puncte din mulţimea D. 2.) x 0 poate să nu aparţină mulţimii D. 3.) Dacă f este definită în x 0, valoarea itei în punctul x 0 nu depinde de valoarea funcţiei în x 0, adică x x0 f (x), dacă există, şi f (x 0 ) pot fi egale sau nu.

Teoremă de caracterizare a noţiunii de ită Fie f : D R p R q şi x 0 punct de acumulare pentru D. Atunci următoarele afirmaţii sunt echivalente: (i) l este ita funcţiei f în punctul x 0 ; (ii) ε > 0 δ > 0 astfel încât x D\ {x 0 }, cu x x 0 < δ, avem: f (x) l < ε; (iii) (x n ) n 1 R p, x n D, x n x 0, x n x 0, să avem: f (x n ) l.

Exerciţiu Să se arate că x 2 y x 2 + y 2 = 0. Soluţie. Fie funcţia f : D R 2 R, D = R 2 \ {(0, 0)}, definită prin: f (x, y) = x 2 y x 2 + y 2. Observăm că (0, 0) nu aparţine lui D, dar este punct de acumulare pentru D. Trebuie să arătăm că: ε > 0 δ > 0 a.î. (x, y) D, (x, y) (0, 0) < δ f (x, y) 0 < ε,

adică, dacă 0 < Folosind inegalitatea obţinem: x 2 + y 2 < δ x 2 x 2 + y 2 x 2 y x 2 + y 2 < ε. x 2 y x 2 + y 2 = x ( 2 y x 2 x 2 + y 2 + y 2) y x 2 + y 2 y = y 2 x 2 + y 2 < δ. Alegând δ = ε obţinem că f (x, y) < δ pentru orice (x, y) R 2 \ {(0, 0)} cu 0 < x 2 + y 2 < δ, adică f (x, y) = 0.

Corolar Dacă există două şiruri convergente (z n ) n 1, (v n ) n 1 D\ {x 0 } astfel încât z n x 0 şi v n x 0, pentru care şirurile valorilor (f (z n )) n 1, (f (v n )) n 1 au ite diferite, atunci funcţia f nu are ită în punctul x 0. Exerciţiu Arătaţi că funcţia f : R 2 \ {(x, y) ; x = y} R, f (x, y) = x + y x y, nu are ită în origine.

Soluţie. Observăm mai întâi că (0, 0) este punct de acumulare pentru mulţimea R 2 \ {(x, y) (; x = ) y}. ( ) 1 1 Considerăm şirurile: z n = n, 0 şi v n = n, 1 n convergente la (0, 0). Atunci, ( ) ( ) 1 1 f (z n ) = f n, 0 = 1 1, f (v n ) = f n, 1 = 0 0. n Deci, am găsit două şiruri de puncte convergente la (0, 0), pentru care şirurile valorilor funcţiei converg la ite diferite. Prin urmare, funcţia f nu are ită în origine.

Teoremă Fie f : D R p R q, f = (f 1, f 2,..., f q ) unde f i : D R, orice i = 1, 2,..., q. Fie x 0 punct de acumulare pentru D şi l = (l 1, l 2,..., l q ) R q. Atunci: x x 0 f (x) = l x x0 f i (x) = l i, i = 1, 2,..., q.

Exerciţiu Să se calculeze x 0 f (x), unde ( sin 3x f : R\ {0} R 3, f (x) = x, (1 + x) 2 5 x ) 1 x,. x Soluţie. Folosind itele fundamentale studiate în liceu, sin x x 0 x obţinem = 1, x 0 (1 + x) 1 x ( f (x) = x 0 x 0 a x 1 = e şi = ln a, a > 0, x 0 x sin 3x 2, (1 + x) 2 5 x ) 1 x, x x 0 x 0 x ( ) = 3, e 2, ln 5.

Exerciţiu Să se calculeze x 2 + y 2 + 4 2 x 2 + y 2 Soluţie. Numitorul şi numărătorul tind la zero când (x, y) (0, 0). În acest caz vom scrie x 2 + y 2 + 4 2 x x 2 + y 2 = 2 + y 2 + 4 2 x x 2 + y 2 2 + y 2 + 4 + 2 x 2 + y 2 + 4 + 2 = x 2 + y 2 + 4 4 ( x 2 + y 2) ( x 2 + 4 + 2) = 1 x 2 + y 2 + 4 + 2.

Prin urmare, x 2 + y 2 + 4 2 x 2 + y 2 = 1 x 2 + y 2 + 4 + 2 = 1 4. Exerciţiu Să se calculeze x 2 xy x y. Soluţie. În acest caz vom scrie x 2 xy x y = x 2 xy x + y x y x + y x (x y) = ( x + y ) = x y x ( x + y ) = 0.

deoarece x 2 + y 2 > 2 x y. Exerciţiu Să se calculeze ita Soluţie. Arătăm mai întâi că sin ( x 3 + y 3) x 2 + y 2. x 3 + y 3 x 2 = 0. Avem: + y 2 0 x 3 + y 3 x 2 + y 2 = x + y x 2 xy + y 2 x 2 + y 2 x 2 + y 2 + xy ( x + y ) x 2 + y ( 2 = ( x + y ) 1 + xy ) x 2 + y 2 3 ( x + y ), 2

Trecând la ită, obţinem 0 x 3 + y 3 x 2 + y 2 3 ( x + y ) = 0, 2 deci x 3 + y 3 x 2 = 0. Revenind la funcţia iniţială, vom + y 2 folosi ita fundamentală t 0 sin t t = 1 şi vom scrie sin ( x 3 + y 3) ( ( sin x 3 + y 3) x 2 + y 2 = x 3 + y 3 x 3 + y 3 x 2 + y 2 sin ( x 3 + y 3) x 3 + y 3 = x 3 + y 3 x 2 + y 2 = 1 0 = 0. )

Definiţie Fie funcţia f : D R p R q şi x 0 D punct de acumulare pentru D. Spunem că funcţia f este continuă în punctul x 0 D dacă x x0 f (x) = f (x 0 ). Observaţie Continuitatea unei funcţii se studiază numai în punctele mulţimii de definiţie a funcţiei: x 0 D.

Teoremă Fie f : D R p R q şi x 0 D punct de acumulare petru D. Atunci următoarele afirmaţii sunt echivalente: (i) f este continuă în x 0 ; (ii) (x n ) n 1 D cu x n x 0, să avem: f (x n ) f (x 0 ).

Exerciţiu Să se studieze continuitatea funcţiei xy 2 f : R 2, dacă (x, y) (0, 0) R, f (x, y) = x 2 + y 2 0, dacă (x, y) = (0, 0) în punctul (0, 0). Soluţie. Calculăm mai întâi f (x, y). Deoarece 0 f (x, y) = xy y x 2 + y 2 xy, rezultă că 0 f (x, y) xy = 0.

adică f (x, y) = 0. Cum f (0, 0) = 0, rezultă că funcţia f este continuă în origine.

Exerciţiu Să se studieze continuitatea funcţiei xy 2 f : R 2 R, f (x, y) = x 2, dacă (x, y) (0, 0) + y 4 0, dacă (x, y) = (0, 0) în origine. ( 1 Soluţie. Considerăm şirul z n = n 2, 1 ( n 1 (0, 0). Atunci f (z n ) = f n 2, 1 ) n ), n N, convergent la = 1, de unde rezultă că 2 n f (z n) = 1 2. Dar f (0, 0) = 0 n f (z n ), ceea ce arată că funcţia dată nu este continuă în origine.

Teoremă Fie f : D R p R q, f = (f 1, f 2,..., f q ) şi x 0 D punct de acumulare petru D. Atunci: f continuă înx 0 D f i : D R continue în x 0, i = 1, 2,..., q.

Exerciţiu Să se studieze continuitatea funcţiei f : D R 2 R 2, definită prin ( 1 ) 1 x 2 y 2 x f (x, y) = 2 + y 2, x 2 + y 2, dacă (x, y) (0, 0) x + y ( ) 1 2, 0, dacă (x, y) = (0, 0) în punctul (0, 0), unde D este domeniul maxim de definiţie al funcţiei.

Soluţie. Domeniul maxim de definiţie al funcţiei este: D = { } (x, y) R 2 ; x 2 + y 2 1. Funcţia f este o funcţie vectorială de două variabile, f (x, y) = (f 1 (x, y), f 2 (x, y)), unde f 1 : D R 2 R, f 1 (x, y) = şi 1 1 x 2 y 2 x 2 + y 2, (x, y) (0, 0) 1 2, (x, y) = (0, 0) x 2 + y 2 f 2 : D R 2, dacă (x, y) (0, 0) R, f 2 (x, y) = x + y 0, dacă (x, y) = (0, 0).

Funcţia f este continuă în origine dacă şi numai dacă funcţiile f 1 şi f 2 sunt continue în origine. Studiem continuitatea în origine a funcţiei f 1. f 1 1 x 1 (x, y) = 2 y 2 x 2 + y 2 (1 ) 1 x 2 y (1 2 + ) 1 x 2 y 2 = ( x 2 + y 2) ( 1 + 1 x 2 y 2 ) x 2 + y 2 = ( x 2 + y 2) ( 1 + ) 1 x 2 y 2 1 = 1 + 1 x 2 y = 1 2 2.

Deoarece f 1 (x, y) = 1 2 = f 1 (0, 0) rezultă că funcţia f 1 este continuă în origine. Studiem continuitatea în origine a funcţiei f 2. Au loc majorările: 0 f 2 (x, y) = x 2 + y 2 x + y = x 2 + y 2 x + y x 2 + y 2 + 2 x y x + y = ( x + y )2 x + y = x + y. Prin urmare, 0 f 2 (x, y) ( x + y ) = 0, de unde rezultă că f 2 (x, y) = 0 = f 2 (0, 0). Deci, şi f 2 este continuă în origine. Prin urmare, f este continuă în origine.