Предел функции по Гейне и Коши

Генрих Эдуард Гейне (1821-1881)– немецкий математик.

1.Пусть дана функция , определённая на некотором множестве . И пусть точка или . Возьмём из множества после- довательность точек отличных от при :

, сходящуюся к , т.е. .

Таким образом, — последовательность значений аргумента х. Зна- чения функции в точках этой последовательности также образуют числовую последовательность: ., т.е. [30].

Теперь можно поставить вопрос о существовании предела функции в точке .

Определение №1 по Гейне(«на языке последовательностей»). Число называется пределом функции в точке , если для любой сходящейся к последовательности значений аргумента , отличных от , соответствующая последовательность значений функции схо- дится к числу .

Символически это записывается так: или .

Из определения следует, что функция , определенная на множестве Х, имеет предел, равный , т.е. , если

а) — сходящаяся к последовательность значений аргумента; причем , , .

б) — сходящаяся к последовательность значений функции, т.е. .

Примеры. 1). Функция . Доказать, что эта функция имеет в каждой точке числовой прямой предел, равный .

Доказательство

1. Если , , сходящаяся к последовательность значений аргумента , то последовательность значений функции будет иметь вид: или

2. Значит, предел последовательности значений функции имеет тот же предел: .

3. На основании определения предела функции в точке по Гейне функция будет иметь тот же предел в точке : .

4. Так как точка выбиралась произвольно, то функция будет иметь в любой точке числовой прямой предел, равный С [30]. Ч.т.д.

Рис.1.

2). Функция . Доказать, что в каждой точке числовой прямой эта функция имеет предел, равный , т.е. .

Доказательство

1. Пусть последовательность значений аргумента, сходящаяся к , имеет вид: , и .

2. Тогда последовательность значений функции будет иметь вид:

или ,… .

3. Т. е. последовательности и тождественны.

4. Значит, последовательность значений функции имеет тот же предел:

5. Поэтому на основании определения предела функции в точке по Гей- не функция будет иметь тот же предел , т. е. .

6. Так как точка выбиралась произвольно, то функция в лю -бой точке числовой прямой будет иметь предел, равный [28]. Ч.т.д.

3). Функция Дирихле не имеет предела ни в одной точке числовой прямой.

Доказательство

1. Так для последовательности рациональных значений аргумента, схо- дящейся к , соответствующая последовательность значений функции имеет предел, равный 1.

2. А для последовательности иррациональных значений аргумента, сходящейся к , соответствующая последовательность значений функции будет иметь предел, равный 0.

3. Следовательно, предела не имеет [30]. Ч.т.д.