Реферат: Порівняння функцій та їх застосування

Тепер маємо:

Оскільки обидві частини рівності (1.34) рівноправні, то з доведеної теореми виходить, що границя, що стоїть в лівій частині, існує тоді і тільки тоді, коли існує границя в правій частині, причому у разі їх існування вони співпадають. Це робить дуже зручним застосування теореми 2 на практиці: її можна використовувати для обчислення меж, не знаючи наперед, існує чи ні дана межа.

МЕТОД ВИДІЛЕННЯ ГОЛОВНОЇ ЧАСТИНИ ФУНКЦІЇ І ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ ДО ОБЧИСЛЕННЯ ГРАНИЦЬ.

Нехай -функції, визначені в деякій проколеному околі точки . Якщо функція представлена у вигляді

то функція називається головною частиною функції при прамуючому до

Приклади. 1. Головна частина функції , при рівна , бо

2. Якщо то функція є головною частиною многочлена при , бо

Якщо задана функція , то її головна частина не визначається однозначно: будь-яка функція , еквівалентна , є її головною частиною. Наприклад, нехай . Оскільки, з одного боку при , а з другого боку то . В першому випадку головною частиною можна вважати , в другому . Проте, якщо задається певним чином головної частини, то при його вигідному виборі можна добитися того, що головна частина вказаного вигляду буде визначена однозначно.

Зокрема, справедлива наступна лема.

Лема 5. Якщо функція володіє при , головною частиною вигляду , де А і k - сталі, то серед всіх головних частин такого вигляду вона визначається єдиним чином.

Дійсно, нехай, при ,

і

Тоді ; тому , тобто

що справедливе лише у випадку і .

Поняття головної частини функції корисно при вивченні нескінченно малих і нескінченно великих і з успіхом використовується при розв’язанні різноманітних задач математичного аналізу. Досить часто вдається нескінченно малу складного аналітичного вигляду замінити, в околі даної точки, з точністю до нескінченно малих більш високого порядку, більш простою функцією. Наприклад, якщо вдається представити у вигляді , то це означає, що з точністю до нескінченно малих більш високого порядку, ніж , нескінченно мала поводиться в околі точки , як степенева функція .

Покажемо на прикладах, як метод виділення головної частини нескінченно малих застосовується до обчислення границь функцій. При цьому широко використовуватимемо отримані нами співвідношення еквівалентності (1.26).

Нехай вимагається знайти межу (а значить, і довести, що він існує))

Використовуючи доведену вище (див. (1.26)) еквівалентність ~ при , маємо при , тому (див. теорему 1)) . Проте і , а отже

Далі , унаслідок чого

Очевидно також, що

З асимптотичої рівності , отримаємо

з

а з

Всі ці співвідношення виконуються при . Тепер маємо

тому

Але при , і, значить, по теоремі 2,

Таким чином, шукана границя існує і рівний 2.

При обчисленні границя функцій за допомогою методу виділення головної частини слід мати на увазі, що у випадках, не розглянутих в п. 1.3, взагалі кажучи, не можна нескінченно малі замінювати еквівалентними їм. Так, наприклад, при відшуканні границь вираження

було б помилкою замінити функцію эквивалентній їй при функцією .

Для відшукання границь виразів вигляду цілообразно границю їх логарифмів. Розглянемо подібний приклад. Знайдемо границю . Зауважуючи, що