Файл: Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 354
Скачиваний: 10
§ 51] |
Н А ТУ РА Л Ь Н Ы Е Л О ГАРИ Ф М Ы |
143 |
|
Предел |
(l + -jj-j |
|
|
при |
n -> |
oo, равный прибли |
|
женно 2,718, принято обозначать буквой |
е. |
||||||
Итак, |
П->оо \ |
+ |
-ПТ) |
= <?~ 2,718. |
|
||
|
lim (l |
|
|
||||
Можно также доказать, что для любой бесконечно |
|||||||
малой величины а |
|
(1 |
_і_ |
е. |
|
||
|
lim |
|
|
|
|
||
|
|
|
а)а = |
|
|
а-»0 .
§51. Натуральные логарифмы. В математике число
еимеет очень важное значение,’которое можно сравнить со значением числа л. Число е принимают за основание
натуральных, или неперовых*), логарифмов, имеющих
большое применение в математическом анализе, так как1 с их помощью многие формулы можно представить в бо лее простом виде, чем при пользовании десятичными логарифмами. Для натурального логарифма установлен символ In.
Натуральный и десятичный логарифмы одного и того же числа связаны простым соотношением, позволяющим переходить от десятичного логарифма числа к натураль ному, и наоборот.
. Для вывода этого соотношения возьмем число N и представим его в виде двух степеней, приняв за их осно
вания числа |
1 0 |
и |
е: |
|
N = I Q X |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
и |
|
|
х |
— |
N = |
ey, |
а |
у |
— |
натуральный |
|
|
|
|
десятичный, |
||||||||
где, как известно, N. |
|
|
|
|
|
||||||
логарифмы |
числа |
|
Из написанных |
равенств следует: |
|||||||
|
|
|
|
|
1 0 |
* = |
ев. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прологарифмировав обе части этого равенства по осно
ванию |
1 0 |
, получим: |
x \ g 1 0 = у lg в, |
|
|
|
*) Натуральные логарифмы названы неперовыми по имени шот ландского математика Непера, впервые применившего логарифми ческие вычисления.
144 ТЕО РИ Я П Р ЕД ЕЛ О В П'Л. V
ИЛИ |
|
|
|
|
x = y \ g e , |
|
|
||
откуда |
|
|
|
|
у |
~ |
X е ' |
|
|
Заменяя |
х |
и |
у |
|
|
___ |
lg |
N |
и In А/, напишем: |
|
|
соответственно через lg |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
lg в |
|
|
В таблице логарифмов найдем: |
|
|
|||||||
Поэтому |
|
|
|
|
lg е = |
0,4343. |
|
|
|
|
|
|
|
•-р!— ’= lg A / |
0,4343 |
|
I g A / - 2, 303, (1) |
||
\п N = |
\g N |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
т. е. натуральный логарифм числа равен произведению десятичного логарифма этого числа на множитель, рав ный 2,303.
-Отсюда следует, что натуральный логарифм числа больше десятичного в 2,303 раза.
Из равенства (1), находим:
|
|
|
десятичный |
lg |
N = |
ln |
N |
-0,4343, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
т. |
е. 0,4343. |
|
логарифм |
|
числа |
равен произведению |
|||||||
натурального логарифма этого числа на множитель, рае- . |
|||||||||||||
ный |
|
|
|
|
In 2. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
П р и м е р . Найти |
|
|
|
0,3010-2,303 « 0,693. |
|||||||
|
|
Р е ш е н и е . |
In 2 = |
lg2-2,303 = |
|||||||||
8 |
. |
Найти:0 1 |
In 3. 2. |
ln 12. |
Упражнения |
|
6 |
. ln 0,16. 7. ln 0,84. |
|||||
|
ln1. |
, . |
3. ln 4,5. |
4. ln 10,5. 5. ln 0,2. |
|
Ф УН КЦИ Я |
|
|
Г Л А В А |
VI |
|
|
|
|
|
И ЕЕ П РО СТЕЙ Ш И Е СВО Й СТВА |
|
||||||||
§ 52. Символика |
функциональной зависимости. Как |
||||||||
указывалось (§ |
6 |
), |
переменная |
у |
называется |
функцией |
|||
переменной |
х, |
если |
каждому допустимому значению |
х |
|||||
соответствует вполне определенное значение |
у. |
Задать |
|||||||
|
функцию аналитически — значит указать действия, кото
рые нужно произвести над аргументом |
х, |
чтобы получить |
||
соответствующее значение |
у. |
|
|
|
Пусть, например, функция задана уравнением |
||||
у = |
л + 2 / 7 - 1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
------------------- . |
|
|
Этим самым нам даются и те действия, которые необхо димо совершить над х, чтобы получить у.
Часто бывает, что одна и та же функция, заданная иногда сложным уравнением, не раз встречается в изло жении одного и того же вопроса. Условились для крат кости записи правую часть уравнения, задающего функ цию, обозначать символом f(x) и писать:
У = / (*)•
Это равенство.читается так: «игрек равен эф от икс» или «игрек есть функция от икс».
Иногда нас будет интересовать не какая-нибудь кон кретная функция с известной совокупностью действий
над |
аргументом, а |
только факт, что yодна |
переменная |
|||||
величина зависит |
от другой |
переменной |
величины. |
|||||
В этом случае |
также принято |
писать |
= f(x), |
разумея |
||||
под |
символом |
f{x) |
неизвестную совокупность действий |
|||||
над аргументом |
х. |
|
|
|
|
|
||
ких |
Если в одном и том же вопросе речь идет о несколь |
|||||||
различных |
|
функциях, то, |
чтобы не смешивать их, |
146 |
Ф УНКЦИЯ И Е Е П РО СТЕЙ Ш И Е с в о й с т в а |
[ГЛ. VI |
символы этих функций обозначают разными буквами, например: F, ф, ф.
§ 53. Значения функции. Область определения функ ции. I. Пусть функция у задана уравнением
УгДадим= |
X |
ряд |
|
|
у = |
|
х2 — х. ху = |
1, |
х%— |
3, |
Хз ( 1) |
|||||
уз |
значений, например |
|
= 5 |
|||||||||||||
и т. д.; тогда |
у |
получит соответствующие значения |
уу — |
О, |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
6 |
|
х и Хг, xs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
У2 , Уз, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Уи |
|
Числа |
|
|
|
называются |
|
|
|
|
|
а |
||||
|
1 |
|
Если совокупность действий над аргументом функции |
|||||||||||||
( |
) |
обозначить символом |
f(x), |
то можно написать: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f(x) = |
x2 — x. |
|
|
|
|
|
В этом случае найденные значения функции запишутся
так: |
/ (3) = |
6 |
f |
20. |
|
f (1) = 0, |
f, (х) =(5) = |
||||
П р и м е р . Дана |
функция |
|
2x2-j-x — |
||
3) |
/(2), |
4) |
f(a).1. Найти: |
||
1) / ( — О. |
2) /(0), |
|
Р е ш е н и е .
1) f (— 1)==2(— 1)2 + (— 1) — 1 = 2 — 1 — 1 = 0,
2) / ( 0) = 2 - 0 + 0 — 1= — 1,
|
3) |
/(2) = |
2 -2 |
2 |
+a |
2 — 1 = 9 , |
|
|
|
||||
|
4) |
f (a) = |
2 a2 |
+ |
|
— 1 . |
|
|
|
|
|
||
II. |
Как видно, функция в разобранном примере имеет |
||||||||||||
действительные |
значения |
при |
любых |
|
действительных |
||||||||
значениях |
х. |
Однако |
часты |
случаи, когда функцияне сущестпри |
|||||||||
некоторых действительных значениях аргумента не имеет |
|||||||||||||
действительных значений, или, как говорят, |
|||||||||||||
вует. |
Например, |
функция |
у |
= |
~ |
при |
х |
= 0 не суще |
|||||
ствует, так как |
не выражается никаким числом; функ |
ция у = ]/х при X < 0 не существует, так как она -имеет мнимые значения при х < 0 .
§ 54] |
ГЕО М ЕТР И Ч ЕС К О Е И ЗО Б Р А Ж ЕН И Е Ф У Н К Ц И Я |
147 |
О п р е д е л е н и е . Совокупность тех действительных значений аргумента, при которых функция имеет дейст вительные значения, называется областью определения функции.
Например, областью определения функции у = |
хг |
||||||||||||||||||||||||||||
х, яв |
|||||||||||||||||||||||||||||
ляется совокупность всех действительных значений |
т. е. |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— ОО |
< х < |
оо; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
для |
функции |
у |
= |
V |
|
X12 |
— |
|
1 |
|
область определения состоит |
||||||||||||||||||
из действительных значений |
|
х, |
|
абсолютная величина ко |
|||||||||||||||||||||||||
торых не меньше единицы, т. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
f(x) = |
Упражнения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1. Дана функция |
|
|
|
2х — |
1. Определить |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
), |
|
) |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
l ) ff ( |
2 |
2 |
|
( ), 3) |
f |
(— |
). |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2. Дана функция |
(х) = |
Зл:4-)- 1.f Определить |
|
— |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1) /(—2), |
2) / (5), |
|
|
|
|
|
(2d), |
|
44) |
j |
(а |
|
1). |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
3)f (х) = |
|
* |
2х2 |
+ |
|
||||||||||||||||||
3. Показать, что для функции |
х. |
|
|
|
З |
— |
|
|
|
|
1 справедливо |
||||||||||||||||||
равенство f (—3) = f (3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
} ( —x) = |
— f(x). |
||||||||||
4. Дана функция |
!( х ) — х г — |
|
|
Доказать, |
что |
|
|||||||||||||||||||||||
65. Как записать, что числа 2 и —3 служат корнями уравнения |
|||||||||||||||||||||||||||||
/(*) = |
0 |
? |
|
|
|
определения функций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
. Найти область |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4) |
у = |
|
Ѵ |
|
|
X] |
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у — ln 1 — |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
2 ) |
|
|
1 + х |
|
|
|
|
|
|
|
5)6 |
|
|
|
х; |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
у = |
|
ех; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
3)) |
|
|
К -- |
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
у |
= |
|
arcsin |
X. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
у—Ѵх—1; |
|
|
|
|
|
|
7) |
|
|
|
|
|
|
|
Пусть |
||||||||||
§ |
|
54. |
Геометрическое |
|
|
изображение |
функций. |
||||||||||||||||||||||
|
|
у — f (х)y. = |
|
|
f(x), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
дана функция |
|
|
|
|
|
Из аналитической геометрии мы |
|||||||||||||||||||||||
знаем, |
что уравнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вообще |
говоря, опреде |
|||||||||||||||||
ляет |
|
некоторую |
|
линию, |
|
|
которую |
|
называют |
графиком |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
функции. Этот график дает нам наглядное представление
охарактере изменения данной^функции.
Пр и м е р 1■ Построить график функции у — х3.