Пример 1. Полагая
, составить таблицу значений переменных
и определить характер их изменения при неограниченном увеличении
, т. е. при
.
Решение. Вычисляя значения заданных переменных при указанных значениях
, получим следующую таблицу:

Из рассмотрения этой таблицы можно заключить:
1) С увеличением
последовательные значения переменной
приближаются к единице так, что при достаточно большом
абсолютное значение их разности
будет меньше любого заранее данного положительного числа
, как бы мало оно ни было.
Это же можно и доказать. Пусть задано число . Полагая
, находим, логарифмируя обе части неравенства, т. е.
будет меньше
, как только
станет больше
. Следовательно, согласно определению I переменная
имеет предел, равный единице,
, к которому она стремится справа, оставаясь больше его, т. е. монотонно (неизменно) убывая.
2) Последовательные значения переменной
с увеличением
неограниченно убывают так, что при достаточно большом
они по абсолютному значению будут больше любого заданного положительного числа
, как бы велико оно ни было. Докажем это.
Пусть задано число . Полагая , находим, логарифмируя обе части неравенства, т. е.
будет больше
, как только
станет больше
. Следовательно, согласно определению III, переменная
есть бесконечно большая величина:
.
3) С увеличением
последовательные значения переменной
приближаются к нулю так, что при достаточно большом
они по абсолютному значению будут меньше любого заданного положительного числа
, как бы мало оно ни было. Докажем это.
Пусть задано число . Полагая
, находим, логарифмируя обе части неравенства, , т. е.
будет меньше
, как только
станет больше
. Следовательно, согласно определению II переменная
есть бесконечно малая величина:
. Она стремится к своему пределу — нулю, колеблясь около него, т. е. не монотонно.
4) Последовательные значения переменной
с увеличением
не приближаются ни к какому определенному числу. Поэтому переменная
не имеет предела. Она не является и бесконечно большой, так как ее значения не растут безгранично вместе с
. Переменная
— ограниченная величина.
Пример 2. Доказать, что (if - если (англ.))
Решение. 1) Пусть постоянная
есть правильная положительная дробь
. Тогда с увеличением
переменная
будет монотонно убывать, т. е. каждое следующее ее значение будет меньше предыдущего. Докажем, что, начиная с определенного значения
и для всех последующих значений , значения функции
будут меньше любого заданного положительного числа
.
Полагая
, найдем искомое значение
. Логарифмируя обе части неравенства, получим
, откуда найдем . (Знак неравенства изменился, так как при
).
Следовательно, значение функции
при
и все последующие ее значения при будут меньше
, как бы мало оно ни было, т. е. доказано, что при
и при
функция
является бесконечно малой величиной, т. е.
.
2) Пусть . Тогда с увеличением
переменная
будет монотонно возрастать. Докажем, что, начиная с определенного значения
и для всех последующих значений , значения функции
будут больше любого заданного положительного числа
.
Полагая найдем .
Следовательно, для всех значений
значения функции
будут больше
, как бы велико оно ни было, т. е. доказано, что при и при
функция
является положительной бесконечно большой величиной, т. е.
.
Предел переменной. Бесконечно малые и бесконечно большие величины. Предел функции. Примеры. Практикум по математическому анализу. Урок 10

