マインドマップギャラリー 高度な数学 第 1 章 極限、関数、連続
大学院入試数学、高度な数の極限計算、極限の性質、極限を求めるためによく使われる9つの方法、関数極限の問題の種類など。
2023-12-13 20:26:39 に編集されました中心テーマ
限界の性質
シーケンス制限
意味
幾何学的意味: 点 a の任意の ε 近傍、つまり開区間 (a−ε, a ε) については、N が存在する必要があります。n>N の場合、つまり、N 番目の項目の後の点 x0 はすべて、開いた区間 (a−ε、a ε) であり、限られた数 (最大 N) のみがこの区間の外にあります。
シーケンスの極限が存在するかどうか、またはその極限値が何に等しいかは、前の有限項とは完全に独立しています。シーケンスの有限項を変更/削除しても、その収束には影響しません。
機能制限
意味
独立変数は無限大になる傾向があります。関数の極限における x→∞ は ∣x∣→ ∞ を指すことに注意してください
独立変数は有限値になる傾向があります。ここで、x は x0 になる傾向があり、x0 に等しくありません。限界値は、x=x0 の偏心近傍の微分値にのみ関係します。
限界の存在の判定
左右の限界が存在し、等しい
左右の極限の 3 つのケースを議論する必要があります: ①分割点における区分関数の極限 ②e∞ 型の極限 ③arctan∞ 型の無限
限界の 3 つの性質
境界性
シーケンスの極限の有界性: xn が収束するには有界でなければなりませんが、有界だからといって必ずしも収束するわけではありません。
関数限界の局所有界性: limx→x0f(x) が存在する場合、 次に、f(x) は点 x0 の偏心近傍で制限されます。
ある点に制限が存在する場合、その点で局所的に制限されていると推測できますが、その逆は当てはまりません。
反例 sin1/x を思い出してください。
数値の保存 (シーケンスの制限は関数の制限に対応します) limx→x0f(x)=A
A>0(<0) の場合、重心近傍では f(x)>0(<0)
重心近傍で f(x)≥0 (≤0) の場合、A≥0 (≤0) になります。 または、重心近傍で f(x)>0 の場合、A≥0 であると推定することもできます。
連続関数の局所符号保存: 関数 f(x) が x=a 点 0<∣x−a∣<r の特定の偏心近傍で定義されている場合、 f(x) が点 x=a で連続で、f(a)>0 (または <0) の場合、特定の (固体) 近傍∣x−a∣<δ が存在します。 偏心近傍内のすべての x について、f(x)>0 (または <0) が常に存在します。
順序保存: limx→x0f(x)=a、limx→x0g(x)=b とする
関数値と限界値の関係
限界存在基準
クランプ基準
単調境界基準: 単調境界シーケンスには制限が必要です
単調増加し、上限があるシーケンスには、制限がなければなりません。 単調減少し下限があるシーケンスには、制限がなければなりません。
微量
無限小の概念
無限に小さい比率: limα(x)=0、limβ(x)=0 と仮定します。
無限小の性質
有限数の微小の和は依然として微小である 有限数の微小の積は依然として微小である 無限小量と有界量の積は依然として無限小です
無限に拡張することはできません
無限の量
無限の概念
一般的に使用される配列制限の無限比較
関数制限の一般的な無限比較
無限の性質
2 つの (有限にも拡張できる) 無限量の積は依然として無限量です
2 つの無限の和は必ずしも無限ではない
無限量と有界変数の合計は依然として無限量です
無限量と有界変数の積は必ずしも無限であるとは限りません
無限変数と無制限変数の関係
無限は無制限である必要がありますが、無制限は必ずしも無限を意味するわけではありません。
無限 x 無限は無限である必要がありますが、無制限 x 無制限は必ずしも無制限の変数であるとは限りません
無限と無限小の関係
同じ極限で、f(x) が無限大の場合、1/f(x) は無限小になります。 逆に、f(x) が無限小で、f(x) が 0 に等しくない場合、1/f(x) は無限大になります。
限界を見つけるために一般的に使用される 9 つの方法
①合理的な運用ルール
系 1: 制限的な非ゼロ要因が最初に見つかる 系 2: lim f(x)/g(x) が存在し、lim g(x)=0 の場合、lim f(x)=0 が存在する必要があります。
系 3: lim f(x)/g(x) =A (A が 0 ではない、limf(x)=0 の場合、lim g(x)=0 でなければならない)
存在する ± 存在しない = 存在しない 存在しない ± 存在しない = 必ずしも存在しない 存在する × (÷) 存在しない = 必ずしも存在しない 存在しない × (÷) 存在しない = 必ずしも存在しない
連続(連続±不連続=不連続、残りは必ずしもそうではない) 微分可能(微分可能 ± 微分不可能 = 微分不可能、残りは必ずしも異なるとは限らない) 系列(収束±発散=発散、残りは必ずしも一致しない)
基本制限
「1∞」タイプの一般的な結論: limα(x)=0、limβ(x)=∞、および limα(x)limβ(x)=A の場合、lim(1 α(x))β(x) =eA
等価無限小置換
一般的に使用される同等の無限小 (x → 0 の場合)
置換原理
乗算と除算の係数を自由に変更できます
加法置換: 2 つの加法項の比が負の値ではない 減算置換: 2 つの減算項は等価ではありません
加算項と減算項を通じて等価な無限小置換条件を積極的に作成する方法を学びます
可変上限点の等価置換
ロピダ
ロピダの法則を使用するための 3 つの前提条件
f(x) が n 次まで微分可能である場合、ロピダ則の使用は f(x) の n−1 次までしか使用できません。 f(x) が n 次の連続導関数を持つ場合、L'Hobida の法則を使用すると、f(x) の n 次まで現れることができます。
テイラー式
クランプ基準
定積分の定義
1/n を入力し、被積分関数を求め、積分の上限と下限を決定します。
平均値定理
ラグランジュの平均値定理
積分平均値定理
積分の一般化平均値定理
機能制限質問タイプ
7つの不定詞
0/0
ロピダ
テイラー式
等価無限小置換
無限は無限よりも優れています
ロピダ
分子と分母を最上位の項で割ります(ボスを見つけます)
X がゼロになる傾向がある場合、下位レベルがボスになります
Xが無限大に近づくと上位がボスとなる
0⋅∞
0から0になるか、無限から無限になる
∞−∞
微分を0から0型に渡す(小数点差に適用)
急進的な表現の合理化(急進的な差異に適用)
平方根のべき乗の方が大きい場合は、ラグランジュの平均値定理または (1 x)α−1∼αx を考慮します。
関数に分母がない場合
無限因子を追加して、等価な無限小置換を作成します。
交換
テイラー式
1∞
指数形式で書き換えられる
2 番目の重要な制限を補う
∞0と00
これはべき乗関数形式であり、指数形式 e の ln として書き直されます。
一般化結論: α(x)→0、α(x)β(x)→0、その後、(1 α(x))β(x)−1∼α(x)β(x)