2. Funktioner. Funktionernes enkleste egenskaber 21 2.11. Bevis, at hvis f (x) er en periodisk funktion med periode T, så er funktionen f (ax) også periodisk med periode T /a. Løsning. Faktisk f = f (ax + T) = f (ax), dvs. T /a er en af perioderne af funktionen f (ax). 2.12. Find perioden for funktionen f (x) = cos2 x. 1 + cos 2x Løsning. Vi kan skrive: cos2 x = . Vi ser den periode 2 cos funktioner 2 x er det samme som perioden for cos 2x-funktionen. Da perioden for funktionen cos x er lig med 2π, så er perioden for funktionen cos 2x ifølge opgave 2.11 lig π. 2.13. Find perioden for funktionerne: a) f (x) = sin 2πx; b) f (x) = | fordi x|. Svar: a) T = 1; b) T = π. Opgaver til selvstændig beslutning 2.14. Lad f (x) = x2 og ϕ(x) = 2x. Find: a) f [ϕ(x)], b) ϕ. 2.15. Find f (x + 1), hvis f (x − 1) = x2. 1 2,16. Funktionen f (x) = er givet. 1−x Find ϕ(x) = f (f ). 2.17. Givet en funktion f (x) = 3x2 − 4x − 2. Bevis at funktionen f (2x + 1) kan repræsenteres som f (2x+1) = = Ax2 + Bx + C. Find værdierne af konstanterne A, B, C 2,18. Givet to lineære funktioner f1 (x) = 5x + 4 og f2 (x) = 3x − 1. Bevis, at funktionen f (x) = f2 også er lineær, dvs. den har formen f (x) = Ax + B. Find værdier af konstanten A og B. 3x + 7 5x + 4 2.19. Givet to funktioner f1 (x) = og f2 (x) = , 5x + 6 2x − 8 kaldet fraktioneret lineær. Bevis, at funktionen f (x) = f1 også er brøklineær, dvs. den har formen Ax + B f (x) = . Angiv værdierne af konstanterne A, B, C, D. Cx + D 22 Introduktion til matematisk analyse 2,20. For nogle funktioner f: X ⊂ R → Y ⊂ R, er det kendt, at f (3x + 5) = 45x2 − 12x + 3. Bevis, at funktionen f (x) kan repræsenteres som f (x) = Ax2 + Bx + C. Find værdierne af konstanterne A, B, C. 2.21. Find definitionsdomænet følgende funktioner: √ 2+x a) f (x) = x + 1; b) f(x) = Ig; √ 2−x c) f (x) = 2 + x − x2 ; d) f(x) = arcsin(log2x); 1 + x2 d) f (x) = cos(sin x) + arcsin. 2x 2,22. Find definitionsdomænet for følgende funktioner: √ 1 a) f (x) = x2 + 33x + 270; b) f(x) = 2; x + 26x + 168 x+2 c) f (x) = log[(1 + x)(12 − x)]; d) f(x) = arcsin; x−6 d) f (x) = (x + 9)(x + 8)(x - 14); 15 f) f (x) = arcsin; x − 11 −x f) f (x) = x2 + 13x + 42 + arcsin . 13 2,23. Konstruer definitionsdomænet for følgende funktioner: a) f (x, y) = log2 (x + y); √ b) f (x, y) = x2 − 4 + 4 − y 2 ; x2 + y2 c) f (x, y) = arcsin; 4 √ g) f (x, y) = xy. 2.24. Find definitionsdomænet for følgende funktioner: 1 − log x 3 − 2x arcsin a) f (x) = 1 ; b) f (x) = √ 5 . √ x2 − 4x 3−x 2. Funktioner. Funktionernes enkleste egenskaber 23 2.25. Find og konstruer definitionsdomænet for følgende funktioner: 4x − y 2 a) f (x, y) = ; log(1 − x2 − y 2) x2 + 2x + y 2 b) f (x, y) = . x2 − 2x + y 2 2,26. Bevis, at funktionerne 2 2x + 2−x a) f1 (x) = 2−x , f2 (x) = , 2 f3 (x) = |x + 1| + |x − 1| også selvom; 2x − 2−x 3x + 1 b) ϕ1 (x) = , ϕ2 (x) = x , 2 3 −1 1+x ϕ3 (x) = lg ulige; 1−x 2 c) ψ1 (x) = sin x − cos x, ψ2 (x) = 2x−x, ψ3 (x) = x3 + x2 − 2 af generel form. 2,27. Funktionerne er givet: 1 a) y = sin2 x; b) y = sin x2; c) y = 1 + tan x; d) y = synd. x Hvilke af dem er periodiske? 2x 2,28. Bevis, at funktionen y = har en invers, 1 + 2x, og find den. 2,29. Bevis, at funktionen y = x2 − 2x har to inverse: y1 = 1 + x + 1 og y2 = 1 − x + 1. 2.30. Bevis, at følgende funktioner er afgrænset nedefra: a) f1 (x) = x6 − 6x4 + 11x2 ; b) f2 (x) = x4 − 8x3+ 22x2. 2,31. Bevis, at følgende funktioner er afgrænset ovenfra: 1 5 a) f1 (x) = √ ; b) f1 (x) = √ . 4x2 − 16x + 36 5x 2 − 10x + 55 24 Introduktion til Calculus 2.32. Find den mindste og højeste værdi følgende funktioner: a) f1 (x) = 3 sin x + 4 cos x; b) f2 (x) = 5 sin x + 12 cos x. 2,33. Beskriv formen af grafen for følgende funktioner: a) z = 1 − x2 − y 2 ; b) z = x2 + y2; c) z = x2 + y2; d) z = x2 − y2. 2,34. Tegn niveaulinjer for disse funktioner, hvilket giver z-værdier fra -3 til +3 til 1: a) z = xy; b) z = y(x2 + 1). 2,35. Tegn grafen til funktionen y = 2 −3(x + 1) − 0,5 s √ ved at transformere grafen for funktionen y = x. 2,36. Plot grafen for funktionen y = 3 sin(2x − 4) ved at transformere grafen for funktionen y = sin x. 2,37. Brug grundlæggende funktionsforskning (uden at bruge afledte), plot grafer for følgende funktioner: 1 x a) y = 2 ; b) y = 2; x +1 x +1 1 c) y = x4 − 2x2 + 5; d) y = 2; x + 4x + 5 2x − 5 d) y = ; e) y = x2 + 6x + 9 + 10. x−3 2,38. Tegn grafer for følgende funktioner: x, hvis − ∞< x < 1;
1 1
а) f (x) = x + , если 1 ≤ x ≤ 3;
2
2
4, если 3 < x < +∞;
б) f (x) = |x − 1| + |x + 3|;
в) f (x) = |x2 − 2x + 1|;
г) f (x) = sin x + | sin x|, если 0 ≤ x ≤ 3π;
д) f (x) = arccos(cos x);
t+5 t+1
е) f (t) = ; ж) f (t) = .
t−7 t2 + 2t + 2
3. Предел функции 25
3. Предел функции
Рекомендуется по lærebog studieafsnit 1.4 og 1.5. Skal betales Særlig opmærksomhed til underafsnit 1.4 og kender alle typer kvarterer, deres betegnelser og skriveformer i form af uligheder. Udsagnet lim f (x) = A betyder: for enhver naboskab x→x0 af elementet A (især vilkårligt lille) af elementet A er der et punkteret naboskab V (x0) af elementet x0, således at fra betingelsen x ∈ V˙ (x0) ∩ X følger, f (x) ∈ U (A), hvor X er definitionsdomænet for funktionen f (x), og x0 er grænsepunktet for mængden X. Ofte i stedet af et vilkårligt kvarter U (A), betragter man symmetrisk kvarter Uε (A). I dette tilfælde kan kvarteret ˙ V (x0) vise sig at være enten symmetrisk eller asymmetrisk, men fra ethvert asymmetrisk kvarter er det muligt at vælge et symmetrisk kvarter Vδ (x0). Da kvarteret V (x0) er punkteret, dvs. ikke indeholder punktet x0, så er x = x0, og i punktet x0 er funktionen f (x) muligvis ikke defineret. For at bevise, at lim f (x) = A, er det nok at finde x→x0 mængden (x) af de værdier af x, for hvilke inklusion f (x) ⊂ U (A) gælder for enhver bydel U ( EN). Hvis det fundne sæt (x) er et kvarter af x0, så er udsagnet lim f (x) = A sand, i Ellers det x→x0 er falsk. Især hvis funktionen f (x) i punktet x0 er defineret og lim f (x) = f (x0), så vil mængden (x) også indeholde x→x0 punktet x0. Den givne definition af en grænse gælder for enhver klasse af funktioner. I dette afsnit vil vi hovedsageligt beskæftige os med numeriske funktionerét numerisk argument. 3.1. Baseret på definitionen af grænsen, bevis: 1 1 a) lim x = x0 ; b) lim = ; x→x0 x→2 x 2 1 1 1 c) lim = lim = lim = 0; x→+∞ x x→−∞ x x→∞ x 26 Introduktion til matematisk analyse 1 1 d) lim = +∞; e) lim = −∞; x→0+0 x x→0−0 x 1 f) lim = 2; g) lim x2 = 4. x→1 x x→2 Løsning: a) udsagnet lim x = x0 direkte x→x0 følger af definitionen af grænsen. Hvis kvarteret Uε (x0) ˙ (|x − x0 |< ε) дана, то в качестве окрестности Vδ (x0) можно
принять |x − x0 | < δ = ε, т.е. положить δ = ε;
1 1
б) докажем, что lim = . По определению предела
x→2 x 2
мы должны доказать, что для любой заданной окрестности
1 ˙
Uε , ε >0 er der et kvarter V (2), således at hvis 2 ˙ 1 1 1 1 x ∈ V (2), så −< ε, т.е. ∈ Uε , что равносильно сле-
x 2 x 2
дующим двум неравенствам:
1 1
−ε < − < +ε
или x 2
1 1 1
− ε < < + ε.
2 x 2
Так как при достаточ-
но малом ε все части
этого неравенства по-
ложительны, то
2 2
Hvis der er specificeret en regel, ifølge hvilken et bestemt tal u er knyttet til hvert punkt M i planet (eller en del af planet), så siges det, at på planet (eller på en del af planet, "en punktfunktion er givet” er definitionen af funktionen symbolsk udtrykt ved en lighed på formen u - Tallet u, der er knyttet til et punkt M, kaldes værdien af denne funktion ved punkt M. Hvis A f.eks. er et fast punkt i fly, M er vilkårligt punkt, så er afstanden fra A til M en funktion af punktet M. I dette tilfælde er f(M) = AM.
Lad en eller anden funktion u = f(M) være givet og samtidig indføres et koordinatsystem. Så er et vilkårligt punkt M bestemt af koordinaterne x, y. Værdien af denne funktion i punktet M bestemmes derfor af koordinaterne x, y, eller, som de også siger, u = f(M) er en funktion af to variable x og y. En funktion af to variable x, y er angivet med symbolet f(x, y); hvis f(M) = f(x, y) så kaldes formlen u = f(x, y) udtrykket for denne funktion i det valgte koordinatsystem. Så i det foregående eksempel f(M)=AM; hvis du introducerer kartesisk rektangulært system koordinerer med oprindelsen i punkt A, får vi udtrykket for denne funktion:
u = √(x 2 + y 2)
146. Givet to punkter P og Q er afstanden mellem dem a, og funktionen f(M) = d 2 1 - d 2 2, hvor d 1 - MP og d 2 - MQ. Bestem udtrykket for denne funktion, hvis punktet P tages som udgangspunkt for koordinaterne, og Ox-aksen er rettet langs segmentet PQ.
147. Bestem under betingelserne i opgave 146 udtrykket af funktionen f(M) (direkte og ved hjælp af koordinattransformation ved hjælp af resultatet af opgave 146), hvis:
1) koordinaternes oprindelse er valgt i midten af segmentet PQ, Ox-aksen er rettet langs segmentet PQ.
2) koordinaternes oprindelse vælges i punktet P, og Ox-aksen er rettet langs segmentet QP.
148. Givet: kvadrat ABCD med side a og funktion f(M) = d 2 1 - d 2 2 - d 2 3 + d 2 4, hvor d 1 = MA, d 2 = MB, d 3 = MC og d 4 = MD. Bestem udtrykket for denne funktion, hvis kvadratets diagonaler tages som koordinatakser (og Ox-aksen er rettet langs segmentet AC, Oy-aksen er rettet langs segmentet BD).
149. Bestem under betingelserne i opgave 148 udtrykket for f(M) (direkte og ved hjælp af koordinattransformation, ved hjælp af resultatet af opgave 148), hvis oprindelsen af koordinaterne er valgt i punkt A, og koordinatakserne er rettet langs dens sider (Ox-aksen er langs segmentet AB, Oy-aksen - langs segmentet AD).
150. Givet funktionen f(x, y) = x 2 + y 2 - 6x + 8y. Bestem udtrykket for denne funktion i et nyt koordinatsystem, hvis oprindelsen af koordinater flyttes (uden at ændre aksernes retning) til punktet O"(3; -4).
151. Givet funktionen f(x, y) = x 2 - y 2 - 16. Bestem udtrykket for denne funktion i det nye koordinatsystem, hvis koordinatakserne drejes i en vinkel på -45°.
152. Givet en funktion f(x, y) = x 2 + y 2 . Bestem udtrykket for denne funktion i det nye koordinatsystem, hvis koordinatakserne drejes med en bestemt vinkel α.
153. Find et punkt sådan, at når origo for koordinater overføres til det, indeholder udtrykket af funktionen f(x,y) = x 2 - 4y 2 - 6x + 8y + 3 efter transformationen ikke led af den første grad med hensyn til nye variabler.
154. Find et punkt sådan, at når origo for koordinater overføres til det, indeholder udtrykket af funktionen f(x, y) = x 2 - 4xy + 4y 2 + 2x + y - 7 ikke led af første grad med hensyn til nye variabler.
155. Med hvilken vinkel skal koordinatakserne drejes, så udtrykket af funktionen f (x, y) = x 2 - 2xy + y 2 - 6x + 3 efter transformationen ikke indeholder et led med produktet af nye variable ?
156. Med hvilken vinkel skal koordinatakserne drejes, så udtrykket af funktionen f(x, y) = 3x 2 + 2√3xy + y 2 efter transformationen ikke indeholder et led med produktet af nye variable?
Lad G være grafen for funktionen y=f(x). Betragt på G punktet A(x0,f(x0)) og punktet B (x0+Δx,f(x0+Δx))
Lad γ være sekantens hældningsvinkel i forhold til OX-aksen. Hvis eksisterer grænse limγ = γ0 for Δх→0, så kaldes den rette linje, der går gennem A og danner en vinkel γ0 med OX-aksen, tangent til Г i punktet A.
Lad C(f(x0+Δx), f(x0)) være det punkt, der komplementerer segmentet AB til et rektangel. trekant ABC. Fordi AC//OX, derefter tgγ =Δу/Δх. Når vi passerer til grænsen, får vi: tgγ0=f′(x0)
De der. den geometriske betydning af den afledede er, at f′(x0) er tangenten af hældningsvinklen for tangenten til grafen y=f(x) i punktet (x0,f(x0)).
Tangentligning.
Lad os finde ur-e af tangenten til grafen for Г f- og y=f(x) i punktet A(x0, f(x0)): fordi t. A hører til Γ og ur-th tangent, så f(x0)=kx0+b, hvorfra b= f(x0)-kx0, hvilket betyder, at tangenten er givet af sporet. Ur-m:
y= kx+ f(x0)-kx0= f(x0)+k(x-x0)
Fordi k= f′(x0), så
y=f(x0)+ f'(x0)(x-x0).
Bestemmelse af en funktions elasticitet.
funktion y = f(x) i punkt x0 kaldes følgende grænse
Eyx(x0) = lim ((Δy/y): (Δx/x)).
Elasticitet Ey er proportionalitetskoefficienten mellem de relative ændringer i størrelserne y og x.)
Rolles sætning.
Hvis en funktion er kontinuerlig i intervallet [ -en;b] og differentierbar på intervallet ( -en;b), tager i slutningen af dette interval samme værdier, så er der på dette interval mindst et punkt, hvor den afledede af funktionen er lig nul.
Lagranges sætning.
Lad funktionen f(x)
1. kontinuerlig i intervallet [ -en, b];
2. differentierbar i intervallet ( -en, b).
Så er der et punkt med O ( -en, b) sådan at
Formel (1) kaldes Lagranges formel, eller formel med endelig stigning
Cauchys sætning.
Lad to funktioner f(x) og g(x) være givet således, at:
1. f(x) og g(x) er definerede og kontinuerlige i intervallet;
2. afledte og endelige på intervallet;
3. afledte og forsvinder ikke samtidigt på intervallet
(Hvis betingelse 4 fjernes, skal betingelse 3 styrkes: g"(x) må ikke forsvinde nogen steder i intervallet ( -en,b).)
L'Hopitals regel.
Sætning (L'Hopitals regel). Lad A være et tal, et symbol på en ensidig grænse (A=a±0) eller et symbol på uendelighed (A=±∞). Lad funktionerne ƒ(x) og g(x) enten være uendeligt store eller begge uendeligt store som x→A. Så hvis der er en grænse
(endelig eller uendelig),
så er der en grænse
i dette tilfælde er ligheden opfyldt:
Derivater og differentialer af højere orden.
Hvis den afledte y(k-1) af orden (k-1) er defineret for funktionen y=f(x), så er den afledte y(k) af orden k (med forbehold for dens eksistens) defineret som den afledte af orden den afledte af orden (k-1), de. y(k) = (y(k-1))′ . Især er y''=(y')' en andenordens afledt, y'''=(y'')' er en tredjeordens afledt osv.
Differentialer af højere ordrer af f-i y=f(v) bestemmes successivt som følger:
d2y=d(dy) – 2. ordens differential
dny=d(d n-1 y) - differential n'te bestille
Taylors formel. Maclaurin formel.
Taylors sætning.
Lad funktionen f(x)har afledte af orden n+ i punktet x = a og nogle af dets kvarterer 1. Derefter mellem punkterne a og x a der er et punkt, således at følgende formel er gyldig:
![]() |
Formel (10) kaldes Taylor-formlen og udtrykket
repræsenterer det resterende led i Lagrange-form. Bemærk, at hvis funktionen f (n+ 1) (x) er afgrænset i nærheden af punktet en, så er det resterende led infinitesimal kl x-en mere høj orden, hvordan ( x-a)n. Således kan det resterende led skrives som
Rn+ 1 (x)= o((x-a)n)ved xen.
denne form det resterende led kaldes Peano-formen.
Maclaurin-formlen er Taylor-formlen for a = 0:
Det resterende udtryk i Peano-form for Maclaurin-formlen har formen
Rn+ 1 = o(x n)ved x 0.
Lad os præsentere nogles udvidelser elementære funktioner efter Maclaurins formel
Find ud fra
definition, den afledede af funktionen f(x) i punktet x 0:
26. f(x) = x 3, x 0 - et vilkårligt tal.
f'(x)= =
f ′(x о)= = = = =3
27. f(x)=sinx, x o -vilkårligt tal
Den afledte af funktionen f(x) i punktet x 0 er grænsen for forholdet mellem funktionens stigning på dette tidspunkt og stigningen af argumentet, da sidstnævnte tenderer vilkårligt til 0.
f'(x)= =
f ′(x о)= = = =
cosx 0
28. f (x)= , x o =9
Den afledte af funktionen f(x) i punktet x 0 er grænsen for forholdet mellem funktionens stigning på dette tidspunkt og stigningen af argumentet, da sidstnævnte tenderer vilkårligt til 0.
f'(x)= =
f'(x)= = = =1/6
29. f(x)= ,x o =1
Den afledte af funktionen f(x) i punktet x 0 er grænsen for forholdet mellem funktionens stigning på dette tidspunkt og stigningen af argumentet, da sidstnævnte tenderer vilkårligt til 0.
f'(x)= =
f'(x)= = = = =-2
30.f(x)=x½x½, x 0 =0
Den afledte af funktionen f(x) i punktet x 0 er grænsen for forholdet mellem funktionens stigning på dette tidspunkt og stigningen af argumentet, da sidstnævnte tenderer vilkårligt til 0.
f'(x)= =
Den afledte af funktionen f(x) i punktet x 0 er grænsen for forholdet mellem funktionens stigning på dette tidspunkt og stigningen af argumentet, da sidstnævnte tenderer vilkårligt til 0.
f'(x)= =
Find elasticiteten af funktionen f (x) i punkt x0:
38. f(x) = x 4, x 0 = 9.
Lad der gives to nyttefunktioner
U(x) og U* (x) = h + y U(x) med d > 0.
Beslutningstageren kommer til resultatet A i h A2 ud fra den anden nyttefunktion ved undersøgelse af to alternativer. Hvad ville ændre sig, hvis det i stedet fokuserede på den første hjælpefunktion?
Hvordan ville dit svar se ud, hvis den anden hjælpefunktion havde formen U*(x) = h - y og (i) med y > 0?
Hvordan er alternativerne ordnet, når U*(x) = h?
* *
"Til
1. To nyttefunktioner fører til accept identiske løsninger når de gensidigt kan "oversættes" til hinanden gennem en positiv lineær transformation (se også s. 74 om dette emne). Hvis vi kan vise, at U(x) er en positiv lineær transformation af funktionen U*(x), så vil valget af nyttefunktion ikke have nogen betydning for rækkefølgen af alternativer. Vi leder efter to tal a og b for b > 0, så det er sandt
a + bU*(x) = U(x).
Hvis vi erstatter den anden nyttefunktion, så har vi
a + b (h + gU(x)) = U(x).
På det første trin definerer vi 6 på en sådan måde, at den faktor, som U(x) ganges med, får værdien af én. Vi skal naturligvis betegne b = 1 /d. Sådan viser det sig
a + - + U (x) = U (.g). 9
Herefter skal vi vælge a, så der kun er U(x) tilbage på begge sider af ligningen. Dette vil ske, når a = -h/g.
Nu leder vi efter formtransformation
a + b(h-gU(x)) = U(x).
At opnå ønskede resultat, skal vi betegne b = - - l/h. Dette ville være en negativ lineær transformation og ville vende rangordenen.
En beslutningstager, der får denne hjælpefunktion, vurderer alle alternativer med samme værdi. Når man vælger mellem alternativerne A\ og A.2, bør det derfor komme til resultatet A i ~
Mere om emne 2.1.5. Det unikke ved hjælpefunktionen:
- 1. Forbrugerpræferencer og marginal nytte. Hjælpefunktion.
- 2.3.2. Kvadratisk nyttefunktion og forventet nytte
- Nytte og den rationelle forbruger. Samlet og marginal nytte. Loven om aftagende marginal nytte. Princippet om nyttemaksimering
- Kvantitativ nytteteori. Begreber om nytte, forbrugervalg, total og marginal nytte.