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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§ 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

 

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.