1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
|
\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{fontspec}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{amssymb}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{wrapfig}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{pifont}
\usepackage{hyperref}
\usepackage[margin=0.4in]{geometry}
\newcommand{\cmark}{\ding{51}}%
\newcommand{\xmark}{\ding{55}}%
\newcommand\s\mathbb
\newcommand\e\exists
\newcommand\all\forall
\newcommand{\ulim}{\mathop{\overline\lim}\limits}
\newcommand{\llim}{\mathop{\underline\lim}\limits}
\newcommand{\exclreg}[2]{\overset\circ\Omega_{#1}({#2})}
\newcommand{\mrx}[1]{\begin{pmatrix}#1\end{pmatrix}}
\newcommand{\system}[1]{\left\{\begin{aligned}#1\end{aligned}\right.}
\newcommand{\at}[2]{\left.{#1}\right|_{#2}}
\newcommand{\from}[3]{\left.{#1}\right|_{#2}^{#3}}
\newcommand{\reg}[2]{\Omega_{#1}({#2})}
\newcommand\dst\displaystyle
\newcommand{\dlim}[1]{\lim_{\Delta #1 \to 0}}
\newcommand\eps\varepsilon
\newcommand\D\Delta
\newcommand\Dx{\Delta x}
\newcommand\Dy{\Delta y}
\newcommand\ph\varphi
\newcommand{\rrab}[1]{\underline{\underline{#1}}}
\newcommand\exclude\setminus
\newcommand\rab\underline
\newcommand{\bbar}[1]{\overline{\overline{#1}}}
\newcommand\ntab{\\\hspace*{1cm}}
\renewcommand{\bar}{\overline}
\renewcommand{\d}{\partial}
\renewcommand*\contentsname{Содержание}
\renewcommand{\ss}[1]{\{{#1}\}}
\setmainfont{FreeSans}
\graphicspath{ {../images} }
\hypersetup {
colorlinks,
linkcolor=blue,
}
% \everymath{\displaystyle}
\DeclareMathOperator{\sgn}{sgn}
\title {Экзамен по матеше, 2025, I семестр}
\author {\texttt{justanothercatgirl}}
\begin{document}
\maketitle
\tableofcontents
\section{Числовые множества и последовательности}
\subsection{Определения}
Ограниченное множество $A$: $\e c \in \s R, \all a \in A: |a| < c$
\\
Окресность: интервал, содержащий точку $(a,b) := \{x \in R | a < x < b\}$
\\
$\eps$-окресность: $(x-\eps, x+\eps)$
\\
Проколотая окресность: $\Omega_\eps(x) \exclude \{x\}$
\\
Предельная точка множества $p$: $\all \eps > 0 \; \e p_0 \in \s X: |p-p_0| < \eps$
\\
Верхняя грань $M$:\ $\all a \in \s A: a \leq M$
\\
Спермум: $(\rab S = \sup \s A) := (\all a \in \s A : a \leq S) \land (\forall \rab S' \leq \rab S \; \exists a' \in \s A : \rab S' \leq a')$
\\ Инфинум аналогично \\
Числовая последовательность: $f: \s N \implies \s X$. Обозначается $\ss{x_n}$
\\ Ограниченная, неограниченная последовательность аналогично множеству \\
Монотонная последовательность: $\all n \in \s N : x_{n} < x_{n+1}$
\\
Предел: $(A = \lim_{n\to\infty}\ss{x_n}) := (\all \eps > 0 \e N \in \s N, \all n > N : |x_n - A| < \eps)$
\\
Б.М: Аналогично пределу, но в конце $|x_n| < \eps$
\\
Б.Б: $\all A \e N \all n > N: A < |x_n|$ (для любого числа найдётся номер, после которого все члены больше числа)
\\
Фундаментальная: $\all \eps > 0 \e N \in \s N \; \all n, m > N: |x_n - x_m| < \eps$
\\
Подпоследовательность: $\ss{n_i}$ - возрастающая $\implies \ss{x_{n_i}}$ - подпоследовательность $\ss{x_j}$
\\
Предельная точка последовательности:
$(\all \reg \eps p \exists \; \infty x \in \ss{x_n}) \lor (\exists \ss{x_{n_i}} \to a)$ \\
Либо существует бесконечно много членов в любой окресности икса, либо сущ. подпоследоватлеьность, сходящаяся к $a$
\\
Верхний предел: $\displaystyle \rab S = \ulim_{n\to\infty} \ss{x_n} := \lim_{n\to\infty}\sup_{k \geq n}\ss{x_k}$
\\ Нижний предел $\llim_{x\to\infty} \ss{x_n}$ Аналогично
\subsection{Теоремы (без док-ва)}
Предел арифмет. опер: $\ss{x_n}, \ss{y_n}$ сходятся $\implies$ Предел суммы, разности и произведения равен сумме, разности и произведению пределов.
Предел частного равен частному пределов, если \\
$(\all n \in \s N \; y_n \neq 0) \land (\ss{y_n} \not \to 0)$
\\
О 3 послед. (2 полиц.): $(\ss{x_n}, \ss{z_n} \to a) \land (\forall n \in N \; x_n \leq y_n \leq z_n) \implies \ss{y_n} \to a$
\\
Вейштрассa (пред. монот. огр. посл-ти): $\displaystyle (\ss{x_n} \text{неубыв.} \land \text{огр. сверху}) \equiv
\e \lim_{n\to\infty}\ss{x_n}=\sup_{n\in\s N}x_n$
\\
Коши-Кантора (Вложенные отрезки): $\ss{I_n} := I_1 \supset I_2 \supset \dots \supset I_k \supset \dots \implies
\e c: \forall k\; c \in I_k$. Так же:
$\all \eps > 0 \exists I_k : |I_k| < \eps \implies \e! c: \all k \; c \in I_k$ (знаком модуля обозначается длина отрезка)
\\
Больцмана-Вейштрасса: $\exists \sup \ss{x_n} \implies \exists \ss{x_{k_i}}: \ss{x_{k_i}}\to a$ (если ограничена, есть сход. подпосл.)
\\
Критерий Коши: последовательность сходится тогда и только тогда, когда она фундаментальна.
\subsection{Теоремы (с док-вом)}
\begin {enumerate}
\item Единственность предела: Пусть $\ss{a_n} \to b_1, b_2, b_2>b_1$. По определению: \\
\[
\begin{aligned}
\all \eps > 0 &\e N_1 \in \s N,\;\all n > N_1 &: |a_n - b_1| < \eps \\
\all \eps > 0 &\e N_2 \in \s N,\;\all n > N_2 &: |a_n - b_2| < \eps \\
\end{aligned} \implies \left\{\begin{aligned}
-\eps &< a_n - b_1 &< \eps \\
-\eps &< a_n - b_2 &< \eps \\
\end{aligned}\right. \implies
\]
\centerline{[ Возьмём $N = \max {N_1, N_2};\;\varepsilon = \frac{b_2-b_1}2 > 0$ ]}
\[ \implies
\left\{\begin{aligned}
a_n - b_1 &< \frac{b_2-b_1}2 \\
a_n - b_2 &> \frac{b_1-b_2}2
\end{aligned}\right. \implies \system{
a_n &< \frac{b_1 + b_2}2 \\
a_n &> \frac{b_1 + b_2}2 \\
}
\]
Что приводит к противоречию, значит, предел единственный
\item сходящаяся последовательность ограничена: Пусть $\ss{a_n} \rightarrow a$. По определению: \[
\all \eps > 0 \e N \in \s N, \all n > N: |a - a_n| < \eps
\]
Выберем $\eps,\,N$. Тогда $x_n \overset{n > N}> |a| + \eps$. Возмём $M > \max\{|a_1|\dots|a_n|, |a|+\eps\}$.
Получаем, что \[\all n : |a_n| < M \]
\item Арифметические операции: \\
Можно легко доказать, что $\ss{x_n} \to a \implies \exists \ss{a_n} \to 0: \all n \quad(x_n = a_n + a)$ \\
Аналогично можно доказать обратное
Пусть $\ss{x_n} \to x_0, \ss{y_n} \to y_0$, тогда $\e \ss{\alpha_n}, \ss{\beta_n} : \forall n\quad x_n = x_0 + \alpha_n;\; y_n = y_0 + \beta_n$
Тогда \begin{itemize}
\item $x_n \pm y_n = x_0 \pm y_0 + \alpha_n + \beta_n = x_0 \pm y_0 + \gamma_n$ (По теореме о сумме бесконечно малых). Отсюда по обратной лемме выше
$\ss{x_n \pm y_n} \to x_0 \pm y_0$
\item $x_n\cdot y_n = x_0y_0 + x_0\beta_n + y_0\alpha_n + \alpha_n\beta_n = x_0y_0
+ \alpha_n' + \beta_n' + \gamma_n' = x_0y_0 + \zeta_n$. по той же лемме доказано.
(пользовались теореме о произведении 1. б.м. на огр; 2. б.м. на б.м.)
\item Докажем $\lim\ss{\frac 1 {y_n}} = \frac 1{y_0}$ (по 2 пункту этого достаточно).
запишем определение: \[\all \eps > 0 \e N, \all n > N : |y_n - y_0| < y_0M\eps\]
\[ y_n < M \implies y_ny_0 \leq y_0M \text{ (по огр. сход. послед-сти) } \implies \frac{1}{y_ny_0}|y_n - y_0| =
\left|\frac 1 {y_0} - \frac 1 {y_n}\right| < \frac{y_0M\eps}{y_0M} < \eps \]
Получаем определение: $\all \eps > 0 \e N \in s N, \all n > N : \left|\frac{1}{y_n} - \frac{1}{y_0}\right| < \eps$,
то есть доказано \\
(ну типа $\ss{\frac{x_n}{y_n}} = \ss{\frac{1}{y_n}}\ss{x_n} \to \frac{1}{y_0}x_0 = \frac{x_0}{y_0}$)
\end{itemize}
\item Два полицейских: Раскрываем модули из определения
\[
\system{
|x_n - c| &< \eps \\
|z_n - c| &< \eps \\
} \implies \system {
c-\eps &< x_n \\
z_n &< c+\eps \\
} \implies c-\eps < x_n \leq y_n \leq z_n < c + \eps \implies |y_n - c| < \eps
\] откуда получаем определение предела для $\ss{y_0}$
\item Предел подпосл. Сходящейся посл. \\
$\all \eps > 0 \e N \in \s N , \all k > N : |x_k - a| < \eps \\
\forall k \; n_k > k \implies \all \eps > 0 \e N \in \s N , \all n_k > N : |x_{n_k} - a| < \eps$
\item неуб. огр. сверху имеет предел \\
Из ограниченности $\e s = \sup \ss{x_n} \overset{def}: \all \eps > 0 \e N: s - \eps \leq x_N < s (+\eps);\;
\all n > N : x_n > x_N \implies \\ \implies \all \eps > 0 \e N \in N, \all n > N: |x_n - s| < \eps$
\item о вложенных отрезках. Возьмём последовательность начал и концов: $\ss{a_n} ,\ss{b_n}$.
Обе ограничены $(\all n \in \s N a_n,b_n \in [a_1, b_1], \all n\; a_{n+1} > a_n, b_{n+1} < b_n) \implies
\e \tilde\alpha = \sup \ss{a_n} \land \e \tilde\beta = \inf \ss{b_n}\quad (\tilde\alpha \leq \tilde\beta)$ \\
Пусть $c \in [\tilde\alpha,\tilde\beta];\; \all n \in \s N\; a_n \leq \tilde\alpha \leq c \leq \tilde\beta \leq b_n \implies
c \in [a_n, b_n]$ \\
Пункт b: $\lim_{x\to\infty} a_n = \lim_{x\to\infty} b_n \land \all n \in N\; a_n \leq c \leq b_n \implies \exists!c$ (по 2 полицейским)
\item Больцано-Вейштрасса.
$a:=\inf\ss{x_n},b:=\sup\ss{x_n}$. пусть $x_1$ - первый элемент подпосл. Разобъём $[a,b]$ пополам, выберем ту половину,
где бесконечно много членов $\ss{x_n}$, оттуда выберем $x_2$. По аксиоме выбора составляем бесконечную посл-ть $\ss{x_{k_i}}$,
повторяя это действие. $\all i \in \s N \; x_{k_i} \in [a_i, b_i] \supset [a_{i+1}, b_{i+1}] \land |b_i-a_i|
= \frac{b-a}{2^{i-1}}$. Из теоремы о вложенных отрезках: $\ss{b_i-a_i}\to 0 \implies \e!c: \ss{x_{k_i}}\to c$.
Типа доказано.
\item что фунд. Посл-ть ограничена. \\
По определению: \[\e N, \all n,m > N : |x_n - x_m] < \eps;\; m:=N+1 \implies
x_{N+1} - \eps < x_n < x_{N+1} + \eps.
\]\[
\exists M := \max\{x_1, \dots, x_{N-1}, x_N, x_{N+1} + \eps\} + 1: \all n \in \s N \; |x_n| < M.
\] Что формирует определение ограниченной последовательности
\newpage
\item Критерий коши
\begin{itemize}
\item фундаментальность $\implies$ сходимость (достаточность): \\
Из фундаментальности следует, что $\e N, \all n > N : x_N - \frac \eps 3 < x_n < x_N + \frac \eps 3$;
Положим $a_n := \inf_{k \geq n}\ss{x_k}; b_n := \sup_{k \geq n}\ss{x_k}$. Т.к. при $n'>n\;\sup$ и $\inf$
берутся на меньшем множестве, $a_n \leq a_{n+1} \leq b_{n+1} \leq b_n$, и имеется последовательность
вложенных отрезков, и у них имеется общая точка \\
$\e A, \all n: \; a_n < A < b_n \\ \system{
X_N - \frac \eps 3 &< x_n \\
X_N + \frac \eps 3 &> x_n
} \overset{\text{из огранич.}}\implies \system {
X_N - \frac \eps 3 &\leq \inf_{k \geq n}\ss{x_k} = a_n\\
X_N + \frac \eps 3 &\geq \sup_{k \geq n}\ss{x_k} = b_n \\
} \implies x_N - \frac \eps 3 < a_n < A < b_n \leq x_N + \frac \eps 3
\implies |x_N - A| \leq \frac \eps 3.\quad|x_n - A| = |x_n - x_N + x_N - A|
\leq |x_n - x_N| + |x_N - A| \leq 2\frac \eps 3 \leq \eps$ \\
Окончательно: $\all \eps >0 \e N \in \s N, \all n > N: |x_n - A| \leq \eps$
\item сходимость $\implies$ фундаментальность (необходимость): \\
Из определения сходимости $\e n, m > N(\eps): \system{
|x_m - A| < \frac \eps 2 \\
|x_n - A| < \frac \eps 2
};\quad |x_n - x_m| = |x_n - A - x_m + A| < |x_n - A| + |A - x_m| < 2\frac \eps 2 = \eps$ \\
Получаем $\all \eps > 0 \e N(\eps) \in \s N, \all n, m > N : |x_n - x_m| < \eps$
\end{itemize}
\item ограниченная посл-ть имеет верхний и нижний пределы:\\
Рассмотрим множество $\{x \in \s R | \text{правее x конечное число или нет членов} \ss{x_n}\}$.
это множество ограничено снизу, в качестве нижней грани можно взять любое число $m < \inf \ss{x_n}$.
Тогда $\e\inf\ss{x} = \rab x$. Докажем, что $\rab x$ - предельная точка $\ss{x_n}$ и
$\rab x = \sup\ss{\sup{x_n}} \equiv \rab x = \ulim \ss{x_n}$.
1. по определению $\all \eps > 0, \all (\rab x - \eps) \not \in \ss{x} \implies$ правее $(x-\eps)$
б.много элементов $\ss{x_n}$. между $\rab x$ и $\rab x + \eps$ конечное число, тогда между
$(\rab x-\eps, \rab x + \eps)$ б.м. элементов и это предельная точка
2. Мы определили, что правее $\rab x + \eps$ конечное число членов $\ss{x_n}$. Тогда
в $\eps$-окресности $\rrab x > \rab x$ не может быть б.м. членов. Доказано.
Нижний предел доказывается аналогично.
\item У огр. посл-ти $\e$ хотя бы 1 предельная точка
аналогично прошлому
\item эквив. Двух опред. предельной точки
\begin{itemize}
\item Пусть $\lim_{x\to\infty} \ss{x_{k_n}} = a \implies \all \eps > 0 \e N, \all n > N : |x_{k_n} - a| < \eps$.
Тогда в любой $\eps$-окресности лежит $\infty$ эементов (все, начиная с $N$). Поскольку Элементы
$\ss{x_{k_n}}$ так же элементы $\ss{x_n}$, то в окресности точки $a$ лежит $\infty$ элементов
\item Пусть в окресности $a$ лежит $\infty$ элементов $\ss{x_n}$. рассмотрим $\eps$-окресности
$\left\{1, \frac 1 2, \frac 1 3, \dots , \frac 1 n\right\}$. в первой выберем $k_1$, во второй - $k_2$,
при этом $k_2 > k_1$, по аксиоме выбора продолжая этот процесс получаем бесконечную ограниченную монотонно возрастающую
последовательность ($\all n: (k_{n+1} > k_n \land k_n < a + \frac 1 n)$), которая является
подпоследовательностью $\ss{x_n}$
\end{itemize}
\item Из неогр. Посл-ти можно выделить б.б. подпоследовательность
Заметим, что если у б.б. посл-ти "убрать" конечное число элементов,
она останется б.б. (иначе это противоречило бы определению б.б.)
т.к. $\ss{x_n}$ - б.б., то $\e n_0: |x_{n_0} := k_0| > 1$.
Рассмотрим $\ss{x_n^1} = {x_{n_0}, x_{n_0 + 1}, \dots}$.
Из $\ss{x_n^1}$ выберем $k_1$. По аксиоме выбора, если мы
продолжим этот процесс, получим бесконечно большую (очевидно)
последовательность. $\ss{k_n}$, которая является подпосл. $\ss{x_n}$
\end{enumerate}
\subsection{Задачи}
\begin{enumerate}
\item Неравенство Бернулли $\left(1+x\right)^n \geq 1 + nx, x \geq -1, n \in \s N$. \\
$n = 1: 1 + x \geq 1 + x$ \\
$(1+x)^n \geq 1 + nx \implies (1 + x)^n(1+x)\geq (1+nx)(1+x) = 1 + x + nx + nx^2 = 1 + x(n+1) + nx^2
\leq (1+x)^{n+1} \implies 1 + (n+1)x \leq (1+x)^{n+1}$ \\
По индукции, доказано
\item Отрицание к определению фунд. посл-ти: \\
Само определение: $\all \eps > 0 \e N \in \s N, \all n, m > N: |x_n - x_m| < \eps$\\
Отрицание: $\e \eps > 0, \all N \in \s N, \e n, m > N: |x_n - x_m| > \eps$
\end{enumerate}
\section{Предел и непрерывность функции}
\subsection{Определения}
Ограниченная функция: $\exists c \in \s R \; \all x \in \s X: |f(x)| < c$
\\
Грань (верхняя) $:= M: \all x \in \s X\; f(x) \leq M$
\\
Точная Грань (верхняя) $:=M : \system{
&\all x \in \s X; f(x) \leq M \\
&\all \eps > 0 \e x_0 \in \s X: M-\eps < f(x_0) \leq M\\
}$
\\
Монотонность: $(x_1 < x_2 \implies f(x_1) < f(x_2), \dots)$
\\
$\displaystyle \lim_{x\to{}x_0}f(x) = b$ (Коши): $\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x_0 \in \s X (0 < |x - x_0| < \delta \implies |b - f(x_0)| < \eps)$
\\
$\displaystyle \lim_{x\to x_0 + 0}f(x): \dots (x_0 < x < x_0 + \delta \implies \dots)$
\\
$\displaystyle \lim_{x\to\infty}f(x): \dots (x > \delta \implies \dots)$
\\
$\displaystyle \lim_{x\to a} = +\infty: \dots (\dots \implies f(x) > \eps)$
\\
$\displaystyle (\lim_{x\to+\infty} = +\infty) := (\all \eps > 0 \e \delta > 0 \all x \in \s X (x > \delta \implies f(x) > \eps))$
\\
$\displaystyle (\lim_{x\to a} = 0) := (\all \eps > 0 \e \delta > 0 \all x \in \s X (0 < |x - a| < \delta \implies |f(x)| < \eps))$
\\
$\displaystyle \lim_{x\to a}f(x) = b$ (Гейне): $\all \ss{x_n}: ((\all n: x_n \neq x_0)\land(\ss{x_n}\to x_0) \implies {f(x_n)} \to b)$
\\ По гейне буквально все определения одинаковые, даже думать не надо... \\
Непрерывность в точке $a$: $\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x \in \s X (|x - a| < \delta \implies |f(x) - f(a)| < \eps)$
\\
Непрерывность на промежутке: непрерывна $\all x \in [\text{промежуток}]$
\\
Обратная функция: $\all x \in \s X: f(f^{-1}(x)) = x$\\
$f: \s X \to \s Y ,
(\all x_1,x_2 \in \s X, f(x_1) = f(x_2) \implies x_1 = x_2)
\land (\all y \in \s Y \e x \in \s X: f(x) = y)
\overset{f \text{ bijective}}\implies \e f^{-1} : \s Y \to \s X$
\\
Точка разрыва: отрицание непрерывности
\\
Разрыв 0 (устранимый): $a \in \s X$ - т.разрыва, если $\exists \text{ непр. } \tilde f :
\all x \in \s X \exclude \ss a: f(x) = \tilde f(x)$
\\
Разрыв 1: $\displaystyle
(\lim_{x\to a+0}f(x) \neq f(a)) \lor (\lim_{x\to a-0}f(x) \neq f(a))$
\\
Разрыв 2: $\displaystyle
(\not \e \lim_{x\to a+0}f(x)) \lor (\not \e \lim_{x\to a-0}f(x))$
\newpage
\subsection{Теоремы (без док-ва)}
Критерий коши сущ. педела: \\
$\begin{aligned}
&x \to a&: &\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x_1, x_2 \in \s X (x_1, x_2 \in \exclreg \delta a &\implies |f(x_1) - f(x_2)| < \eps) \\
&x \to \infty&: &\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x_1, x_2 \in \s X (x_1, x_2 > \delta &\implies |f(x_1) - f(x_2)| < \eps)
\end{aligned}$
\\
Об односторонних пределах:
$\displaystyle\lim_{x\to a+0}f(x) = \lim_{x\to a-0}f(x) \Longleftrightarrow \e \lim_{x\to a}f(x)$
\\
О предельном переходе в неравенство: \\ $\displaystyle
a := \lim_{x \to x_0}f(x),\;b := \lim_{x \to x_0}g(x), \all x \in \exclreg \eps {x_0}
(f(x) < g(x) \implies a < b)$
\\
О единственности предел: ну...
\\
О пределе монотонной функции: Если $f : \s X$ ограничена и монотонно неубывает на $(a,b) \in \s X$, \\
то $\displaystyle \e \lim_{x\to a+0}f(x) = \inf_{(a,b)}f(x), \lim_{x\to b-0}f(x) = \sup_{(a,b)}f(x)$
\\
1 Зам. предел: $\dst \lim_{x \to 0} \frac{\sin x} x = 1$
\\
2 Зам. предел: $\dst \lim_{x \to \infty} \left(1 + \frac 1 x\right)^x = e \approx 2.718281828459045\dots$
\\
Непрерывность: $f, g$ непр. в $a \implies f\pm g;\; f\cdot g;\; (g(a) \neq 0) \dst \frac f g$ непрерывны
\\
Сложной ф-ии: $f: \s X \to \s Y, \ph: \s T \to \s E \subseteq \s X,
\ph \text{ непр. в } a, f \text{ непр. в } \ph(a) \implies f\circ\ph $ непр. в $a$
\\
Обр. Ф-ии: $f : \s X \to \s Y$ непр. и строго монот. на $\s X = [a,b] \implies \system {
&\s Y = [f(a),f(b)] \\
&\e!f^{-1}: \s Y \to \s X \\
&f^{-1} \text{ ("так же" монот.) и непрер. на } \s Y
}$
\subsection{Теоремы (с док-вом)}
\begin{enumerate}
\item О сумме бесконечно малых: $f, g$ б.м. в $a$
$\system{
&\all \eps > 0 \e \delta' > 0, \all x \in \s X (0 < |x - a| < \delta' \implies |f(x)| < \frac \eps 2) \\
&\all \eps > 0 \e \delta'' > 0, \all x \in \s X (0 < |x - a| < \delta'' \implies |g(x)| < \frac \eps 2) \\
}\\
\delta := \min\ss{\delta', \delta''},\quad |f(x)+g(x)| \leq |f(x)| + |g(x)| < \eps
$, что образовывет определение б.м. $f$-ии в $a$
\item О произведении на б.м.: $\lim_{x\to a}f(x) = 0, g(x)$ - ограничена\\
$\system{
&\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x \in \s X (x \in \exclreg \delta a \implies |f(x)| < \frac \eps c) \\
&\e c, \all x \in \exclreg \delta a: |g(x)| \leq c
} \quad\implies |f(x)g(x)| = |f(x)||g(x)| \leq c \frac \eps c = \eps \implies \\
\implies \all \eps > 0 \e \delta < 0, \all x \in \s X (x \in \exclreg \delta a \implies |f(x)g(x)| < \eps)$
\item 1-ый предельный переход ($f(x) \geq c \implies \lim f(x) \geq c$) \\
пойдём от противного: пусть $\lim := b < c: \\
\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x \in \s X \left(0 < |x - a| < \delta \implies
\system {
&|f(x) - b| < \eps = \frac{c-b}2 > 0\\
&f(x) \geq c
}\right) \implies \system {
&-\eps + b < f(x) < \eps + b \\
&f(x) \geq c
} \implies \\
\implies c < b + \eps = \frac{b+c}2 \implies b > c
$ - противоречие. Тогда $b \geq c$
\item Об арифм. опер., о пределе монот. ф-ии: абсолютно аналогично последовательностям
\item О равносильности Коши и Гейне
\begin{itemize}
\item Коши $\implies$ Гейне:
$\system {
&\all \eps > 0 \e \delta > 0, (x \in \exclreg \delta a \implies f(x) \in \reg \eps b) \\
&\all \eps'( = \delta) > 0 \e N \in \s N, \all n > N : x_n \in \reg {\eps'} a, x_n \neq a
} \implies f(x_n) \in \reg \eps b$
\item $\lnot$ (Коши $\implies \lnot$ Гейне) $\Longleftrightarrow$ (Гейне $\implies$ Коши): \\
По условию $\e \eps > 0, \all \delta =: \frac 1 n > 0 \e x \in \s X (x \in \exclreg \delta a \implies f(x) \not \in \reg \eps b)$.
Составим посл-ть (по аксиоме выбора) из этих самых $x$. при этом из $x_n \in \exclreg {\frac 1 n} a \implies
a - \frac 1 n < x_n < a + \frac 1 n \implies \ss{x_n} \to a$ (по т-ме о 3 посл.), при этом $f(x_n) \not \to b$.
По отрицанию Гейне $\exists \ss{x_n}: (\ss{x_n} \to a \implies \ss{f(x_n)} \not \to b)$, что мы и получили
\end{itemize}
\item связь левых и правых пределов с пределом в точке \\
Пусть $\lim_{x\to a}f(x) = b$. Зафиксируем $\eps$ \\
$\e \exclreg \delta a \subset \s Y \all x \left\{
(x \in \exclreg \delta a \implies f(x) \in \reg \eps b)
\Longleftrightarrow
(x \in \exclreg {\delta^+} a \cup \exclreg {\delta^-} a \implies f(x) \in \reg \eps b)
\right\} \Longleftrightarrow \\ \Longleftrightarrow
\exists \exclreg \delta a \subset \s Y \left\{
(x \in \exclreg {\delta_+} a \implies f(x) \in \reg \eps b)
\land
(x \in \exclreg {\delta_-} a \implies f(x) \in \reg \eps b)
\right\} \Longleftrightarrow \\ \Longleftrightarrow \lim_{x \to a + 0}f(x) = \lim_{x \to a-0}f(x) = b$
\item Критерий Коши
\begin{itemize}
\item $\e \lim \implies $ критерий Коши \\
По определению предела:
$\all \eps > 0 \delta > 0, \all x', x'' \in \exclreg \delta a (|f(x') - b| < \frac \eps 2 \land |f(x'') - b| < \frac \eps 2
\implies |f(x') - f(x'')| \leq |f(x')| + |-f(x'')| = |f(x') - b| + |f(x'') - b| < \eps)$
\item критерий Коши $\implies \e \lim$ \\
Возьмём последовательность гейне $\ss{x_n} \to a$. Докажем, что $\ss{f(x_n)}$ фунд-на: \\
$\system {
&\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x_1, x_2 \in \s X (x \in \exclreg \delta a \implies |f(x_1) - f(x_2)| < \eps \\
&\all \eps > 0 \e N \in \s N, \all n \left(n > N \implies |x_n - a| < \eps \implies x_n \in \reg \delta a \cap \s X\right)
} \implies \e \all n, m \in \s N \\(n, m > N \implies x_n, x_m \in \exclreg\delta a \implies |f(x_n) - f(x_m)| < \eps) \implies
\ss{f(x_n)}$ - фундаментальная $\implies \e \lim_{x\to a}\ss{f(x_n)} =: b$ \\
Теперь докажем, что $b$ - предел и самой функции: \\
$\all \eps > 0 \e \delta > 0, \all x_1,x_2 \in \s X (x_1,x_2 \in \exclreg\delta a \implies |f(x_1) - f(x_2)| < \frac \eps 2);\;
\exists N_1, \all n > N_1 : x_n \in \reg\delta a \\
\exists N_2, \all n > N_2 f(x_n) \in \reg {\frac \eps 2} b,\quad N:=\max\ss{N_1, N_2} \implies \\
\implies \all n \in \s N \all x \in \exclreg \delta a (n > N \implies |f(x)-b| \leq |f(x) - f(x_n)| + |f(x_n) - b| < \eps)$
\end{itemize}
\item Теорема о непрерывности следует напрямую из теоремы о пределе арифм. опер.
\item О предельном переходе в неравенство. Предположим, что $b < c$: \\
$\system {
&\all \eps > 0 \e \delta_1 > 0, \all x \in \s X (x \in \exclreg {\delta_1} a \implies |f(x) - b| < \eps) \\
&\all \eps > 0 \e \delta_2 > 0, \all x \in \s X (x \in \exclreg {\delta_2} a \implies |g(x) - c| < \eps) \\
&\all x \in \exclreg {\delta := \max\ss{\delta_1, \delta_2}} a: f(x) > g(x)
},\quad \text{пусть } \eps = \frac{c-b}2, \system {
-\eps + b &< f(x) < b + \eps \\
-\eps + c &< g(x) < c + \eps
} \implies \\ \implies \system {
&f(x) < \frac{b+c}2\\
&g(x) > \frac{b+c}2
} \implies f(x) < g(x)$, что приводит к противоречию, а значит, $b > c$
\item О непрерывности сложной функции \\
$\system {
&\exists \delta': \all x \in \exclreg {\delta'} b: f(x) \in \reg{\eps'}{f(b)} \\
&\exists \delta: \all t \in \exclreg {\delta} a: \ph(t) \in \reg {\eps := \delta'} {\ph(a)=:b}\\
} \implies \all t \in \exclreg \delta a: f(\ph(t)) \in \reg{\eps'}(f(\ph(a))) \equiv \\
\equiv \lim_{t\to a} f(\ph(t)) = f(\ph(a))$
\item О прохождении непр. на пром. ф-ии через $\all$ промеж. знач. \\
Докажем утверждение о прохождлении ф-ии черещ $0$: \\
Пусть $\s X:= \{x \in [a,b] \;|\; f(x) < 0 \}$ - ограничено $\implies \e \sup \s X =: c$ \\
\begin{enumerate}
\item Предположим, $f(c) < 0$. Тогда $\e \reg {1} c: \all x \in \reg {1} c \; f(x) < 0\\
x_1 \in \reg {1+} c \implies f(x_1) < 0 \implies x_1 \in \s X, x_1 > c : $ противоречие
$\implies f(c) \geq 0$
\item Предплолжим, $f(c) > 0$. Тогда $\e \reg {2} c: \all x \in \reg {2} c\; f(x) > 0 \\
\tilde c \in \reg {2-} c \implies \all x \in [\tilde c, c]\; f(x) > 0 \\
c = \sup \s X \implies \all \tilde c < c \e x \in \s X: \tilde c < x \implies f(x) < 0$
- противоречие, значит, $f(c) \leq 0$
\end{enumerate}
Из этого получаем, что $f(c) = 0$.
Теперь докажем для любого числа:
$f$ проходит через $c$. рассмотрим $g := f - c$, тогда $g$ должна проходить через $0$ в точке $c'$: \\
$g(c') = 0 \implies f = g + c = c$
\item Теорема об обратной функции $f : \s X := [a,b] \to \s Y$
\begin{enumerate}
\item $\s Y = [f(a), f(b)]: \all x \in \s X\; a \leq x \leq b \implies f(a) \leq f(x) \leq f(b). \implies f(\s X) \subseteq \s Y \\
\all y \in \s Y \e x \in \s X: f(x) = y \implies \s Y \supseteq f(\s X) \\
f(\s X) = \s Y$ - сюръективность
\item $x_1 \neq x_2 \implies f(x_1) \neq f(x_2): x_1 \lessgtr x_2 \implies f(x_1) \lessgtr f(x_2) \implies f(x_1) \neq f(x_2)$
- инъективность
\item $\all y_1, y_2 (y_1 > y_2 \implies f^{-1}(y_1) > f^{-1}(y_2)):$ пойдём от обратного\\
$y_1 > y_2 \land f^{-1}(y_1) \leq f^{-1}(y_2) \Longleftrightarrow
y_1 > y_2 \land f(f^{-1}(y_1)) \leq f(f^{-1}(y_2)) \equiv y_1 \leq y_2
$ - противоречие, тогда обратное верно, тогда $f^{-1}$ строго монотонна
\item $f^{-1}$ непрерывна \\
$y_0 \in (f(a), f(b)), f(a) < y_0 < f(b), f^{-1} \text { возрастает } \implies a < x_0 < y_0;\;
\epsilon: \reg \eps x_0 \subsetneq [a,b] \\
f(x_0 - \eps) =: y_1 \leq f(x_0) \leq f(x_0 + \eps) =: y_2 \implies x_0 -\eps \leq f^{-1}(y_0) \leq x_0 + \eps \\
\all y \in (y_1, y_2) : f^{-1}(y) \in (x_0 - \eps, x_0 + \eps) = \reg\eps {x_0} \\
\delta: (y_1, y_2) \supseteq \exclreg\delta y_0 \\
\all \eps > 0 \e \delta > 0 \all y \in \s Y (y \in \exclreg \delta {y_0} \implies f^{-1}(y_0) \in \reg \eps {x_0})$
\end{enumerate}
\item 1 зам. предел:
$|\sin x| < |x| < |\tan x| \implies 1 < \frac{|x|}{|\sin x|} < \frac 1 {|\cos x|}
\implies 1 > \frac{\sin x}x > \cos x$. \\
По т-ме о 2 полицейских $\lim_{x\to 0}\frac{\sin x}x = 1$
\item 2 зам. предел:
$[x] \leq x \leq [x] + 1 \\
\frac 1 {[x]} \geq \frac 1 x \geq \frac 1 {[x]+1} \\
1 + \frac 1 {[x]} \geq 1 + \frac 1 x \geq 1 + \frac 1 {[x]+1} \\
\left(1 + \frac 1 {[x]}\right)^{[x+1]} \geq \left(1 + \frac 1 x\right)^x \geq \left(1 + \frac 1 {[x]+1}\right)^{[x]} \\
\left(1 + \frac 1 {[x]}\right)^{[x]}\left(1 + \frac 1 {[x]}\right) \geq
\left(1 + \frac 1 x\right)^x \geq
\left(1 + \frac 1 {[x+1]}\right)^{[x+1]}\cdot\left(1 + \frac 1 {[x+1]}\right)^{-1} \\
\left[\text{пользуемся доказанным пределом последовательнсти}\right] e\left(1 + \frac{1}{[x]}\right) \geq \left(1+\frac 1 x\right)^x \geq e\left(\frac 1 {1 + \frac{1}{[x+1]}}\right);\hspace{1cm}
$ по т-ме о 2 пол-их: $\lim_{x\to+\infty}\left(1 + \frac 1 x\right)^x = e$
Для случая $x \to -\infty$ заменяем $t=-x$ и делаем преобразования, приводим к такому же виду, как в прошлом пункте
ДОКАЗАНО!!!
\end{enumerate}
\section{Производные и дифференциалы}
\subsection{Определения}
Производная: $f'(a) = \lim_{x\to a} \frac{f(x)-f(a)}{x-a}$
\\
Левая: $x\to a-0$
\\
Дифференцируемая ф-я: $\Delta y = A\Delta x + \alpha(\Delta x)\Delta x = A\Delta x + \bar o(\Delta x)$
\\
Касательная: прямая, проходящая через $(x_0, f(x_0))$ и имеющая угловой коэффициент $f'(x_0)$
\\\hspace*{1cm} ИЛИ: $\lim$ положение прямой, проходящей через точки
$\ss{x, f(x)}, \ss{x+\Delta x, f(x + \Delta x)}$ при $\Delta x \to 0$
\\\hspace*{1cm} Уравнение касательной: $y = f'(x_0)(x-x_0) + f(x_0)$
\\
Дифференциал: $dy = f'(x)\Delta x = A\Delta x$ - "основная" составляющая приращения $\Delta y$
из определения диф. ф-ии
\\
Производная $n$-ого порядка: (по индукции) $f^{(n)} = \left(f^{(n-1)}\right)'$
\\
$n$ раз дифференц.-ая ф-ия: если $\e f^{(n)}(x) \implies$ ф-я дифф-ма $n$ раз
\\
Если множество $n$-ых производных функции индуктивно, то ф-я бесконечно дифф-ма
\\ \hspace*{1cm} Индуктивное множество: $1 \in \s X \land \all x \in \s X \implies (x+1) \in \s X$
\\
$n$-ый дифференциал: $\delta(dy) = \delta[f'(x)dx]$ при $\delta x = dx$ называется 2-ым дифф-ом и обозначается $d^2y$
\\ \hspace*{1cm} по индукции $\delta(d^{n-1}y)|_{\delta x=dx} = d^ny$
\\ \hspace*{1cm} $\delta(dy) = \delta(f'(x)dx) = \delta(f'(x))dx + f'(x)\delta(dx) = \delta(f'(x))dx = f''(x)\delta xdx = f''(x)dx^2$
\subsection{Теоремы (без док-ва)}
Дост. (и необх.) условие $\e$ касательной к графику: дифференцируемость
\\
Об арифм. операциях, сложной, обратной, параметрическoй функции: позже с доказательством
\\
Дифференциал арифм. операций: то же, что и производная, но вместо $f(x)$ - $d(f(x))$
\\
$n$-ая производная произведения:
$(uv)^{(n)} = u^{(n)}v + C^1_nu^{(n-1)}v^{(1)} + C^2_nu^{(n-2)}v^{(2)} + \dots + C^{n-1}_nu^{(1)}v^{(n-1)} + uv^{(n)}$
\\ \hspace*{1cm} По аналогии с формулой для $(a+b)^n$
\subsection{Теоремы (с док-вом)}
\begin{enumerate}
\item производная суммы \\
$(f' \pm g') = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x) \pm g(x) \mp f(x + \Delta x) \mp g(x + \Delta x)}{\Delta x} =
\lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x) - f(x + \Delta x)}{\Delta x} \pm \lim_{\Delta x \to 0}\frac{g(x) - g(x + \Delta x)}{\Delta x}
= f' + g'$
\item Производная произведения \\
$(fg)' = \dlim x \frac{f(x+\Dx)g(x+\Dx) - f(x)g(x)}{\Dx} = \dlim x \frac{f(x+\Dx)g(x+\Dx) - f(x+\Dx)g(x) + f(x+\Dx)g(x) - f(x)g(x)}{\Dx}
= \\ = \dlim x f(x+\Dx)\frac{g(x+\Dx) - g(x)}{\Dx} + \dlim x g(x)\frac{f(x+\Dx) - f(x)}{\Dx}
\overset{\e f', g'}= g'\dlim x f(x+\Dx) + f'\dlim x g(x) = \\
\overset{f\text{ непрерывна}}=g'f + f'g $
\item Производная частного \\
$\Delta y = y(x + \Dx) - y(x) = \frac{f(x + \Dx)}{g(x + \Dx)} - \frac{f(x)}{g(x)}
= \frac{g(x)f(x+\Dx) - f(x)g(x+\Dx)}{g(x)g(x+\Dx)}
= \frac{g(x)f(x+\Dx) - f(x)g(x) - f(x)g(x+\Dx) + f(x)g(x)}{g(x)g(x+\Dx)} = \\
= g(x)\frac{f(x+\Dx) - f(x)}{g(x)g(x+\Dx)} - f(x)\frac{f(x+\Dx) - f(x)}{g(x)g(x+\Dx} =
\frac{g(x)\Delta f - f(x) \Delta g}{g(x)g(x+\Delta x)} \\
\dlim x \frac{\Delta y}{\Dx} = \dlim x \frac{\Delta f g(x) - f \Delta g(x)}{g(x)g(x+\Dx)\Dx}
\overset{g \text{ непрерывна}}=\frac{f'g - fg'}{g^2}$
\item Производная сложной функции $f(\ph(t))$ \\
$\Delta t \longrightarrow \Dx = \ph ( t + \Delta t ) - \ph(t) \\
\Delta x \longrightarrow \Delta y = f'(x)\Dx + \alpha(\Dx)\Dx \\
\frac{\Delta y}{\Delta t} = f'(x) \frac{\Dx}{\Delta t} + \alpha(\Dx) \frac{\Dx}{\Delta t} =
f'(x)\ph'(t) + \alpha(\ph(t+\Delta t) - \ph(t))\ph'(t) = \\ = [\Delta t \to 0 \implies \Dx \to 0 \overset{def}\implies \alpha \to 0]
\overset{\ph \text{ непрерывна}}=f'(\ph(t))\ph'(t) + 0 = f'(\ph)\ph'$
\item Производная Обратной функции $f^{-1}(y)$ \\
$\Delta y \longrightarrow \Dx = f^{-1}(y+\Delta y) - f^{-1}(x) \to 0
\frac{\Delta x}{\Delta y} = \frac 1 {\frac{\Delta y}{\Delta x}} = (*) \\
x = f^{-1}(y);\;\Dx = f^{-1}(y + \Delta y) - f^{-1}(y) \implies
x + \Dx = f^{-1}(y + \Delta y) \implies f(x + \Dx) = y + \Delta y \implies
f(x + \Dx) - f(x) = \Delta y \\
(*) = \frac 1 {\frac{f(x + \Dx) - f(x)}\Dx} \overset{f' \neq 0}= \frac{1}{f'(x)} \\
f^{-1}(y) = \frac 1 {f'(x)}$
\item Производная параметрической функции $f = \system {x = \ph(t) \\ y = \psi(t)}$ \\
предположим $\displaystyle
t \in \reg \eps {x_0} : \e \ph^{-1}(x),\; x \mapsto t \\
y(t) = \psi(\ph^{-1}(\ph(t))) = \psi(\ph^{-1}(x)) = \psi \circ \ph^{-1} = y(x) \\
\at{\frac{dy}{dx}}{x_0} = \at{\frac{d(\psi \circ \ph^{-1})}{dx}}{x_0} =
\at{\frac{d\psi}{d(\ph^{-1})}}{x_0}\at{\frac{d(\ph^{-1})}{dx}}{x_0}
= \at{\frac{d\psi}{dt}\frac{dt}{d\psi}}{t_0 = \ph^{-1}(x_0)}
= \frac{\at{\frac{d\psi}{dt}}{t_0}}{\at{\frac{d\ph}{dt}}{t_0}} = \frac{y_t'(t_0)}{x_t'(t_0)}$
\end{enumerate}
\section{Интегралы}
\subsection {Определения}
Дифф. Функцию $F: \s X \to \s R$ называют первообразной к $f: \s E \to \s R$, если $\all x \in \s X \; F'(x) = f(x)$
\\
Неопределённый интеграл: Множество всех первообразных функции $f$
\\
Интегральная сумма: если $T_{[a,b]} = [x_0, x_1,\dots, x_{n-1}]$ - разбиение $f$, $\ss{\xi_i}$ - кортеж отмеченных точек $\all \xi_i: x_i < \xi_i < x_{i+1}$, то
$I(x_i, \xi_i) = \sum_{i=0}^n f(\xi_i)\Delta_i,\;\Delta_i = x_i - x_{i-1}$ называется интегральной суммой
\\
Предел инт. сумм: $\Delta := \sup_i \Delta_i$, $\lim_{\Delta\to 0}I(x_i, \xi_i)
\\\hspace*{1cm} \all \eps > 0 \e \delta > 0, \all T_{[a,b]}, \all \ss{\xi_i} (\Delta < \delta \implies |I - I(x_i, \xi_i)| < \eps)$
\\
Определённый интеграл: $I$ - предел интегральных сумм $=: \int_a^b f(x)dx$
\\
Сумма дарбу: $\displaystyle
\bar s = \sum_i m_i\Delta_i, m_i = \inf_{[x_i, x_{i+1}]};
\quad \rab S = \sum_i M_i\Delta_i, M = \sup_{[x_i, x_{i+1}]};$
\subsection{Теоремы (без док-ва)}
Интегрирование по частям: Есть в доказательствах
\\
Интегрирование заменой переменной: Есть в док-вах
\\
СВОйства Сумм Дарбу:
\begin{itemize}
\item $\bar s = \inf \ss{I(x_i, \xi_i)};\quad \rab S = \sup \ss{I(x_i, \xi_i)}$
\item $T_{[a,b]}' := T_{[a,b]} + \ss{x_{p1}, x_{p2}, \dots} \implies \bar s_T \leq \bar s_{T'} \leq \rab S_{T'} \leq \rab S_T$
\end{itemize}
Функция Интегрируема тогда и только тогда, когда $\bar I = \rab I$
\\
Ф-я инт-ма $\Longleftrightarrow \all \eps > 0 \e T_{[a,b]}: \rab S(T) - \bar s (T) < \eps$
\\
Классы интегрируемых функций:
\begin{itemize}
\item Непрерывные
\item Монотонные
\item Имеющие конечно число точек разрыва $I$ порядка
\end{itemize}
СВОйства определённого интеграла: Линейность по аргументу; аддитивность по отрезку
\\
Теорема о среднем значении: \\\hspace*{1cm} $\displaystyle \all x\; \sgn g(x) = const \implies
\e \mu \in \left[\inf_{[a,b]} f; \sup_{[a,b]} f\right] : \int_a^bf(x)g(x)dx=\mu\int_a^bg(x)dx$
\\\hspace*{1cm} Если $f$ непрерывна, то по теореме о прохождении через промежуточное значение
\\\hspace*{1cm} $\e c: f(c) = \mu \implies \int_a^bf(x)g(x)dx=f(c)\int_a^bg(x)$
\\
Формула Ньютона-Лейбница: $\dst \int_a^bf(x) = F(b)-F(a) = \from F a b$
\\
Формула Лейбница (дифференцирование интеграла с переменными пределами):
\ntab пусть $\dst f(x, t)$ непрерывна, тогда $I(t) = \int_{a(t)}^{b(t)}f(x,t)dx$ дифференцируем по $t$,
\ntab $\dst \frac{d}{d t}\int_{a(t)}^{b(t)}f(x,t)dx = f(b(t),t)\frac{db}{dt} - f(a(t),t)\frac{da}{dt}
+ \int_{a(t)}^{b(t)}\frac{\d}{\d t}f(x, t)dx$
\ntab В частном случае, когда $f$ не зависит от $t$,
$\dst \frac{d}{dt}\int_{a(t)}^{b(t)}f(x)dx = f(b(t))\cdot\at{\frac{db}{dt}} t - f(a(t))\cdot\at{\frac{da}{dt}}t$
\\
Замена переменной: $\int_a^bf(x)dx = \int_{\ph(a)}^{\ph(b)}f(\ph(t))\ph'(t)dt$
\\
Инт. По частям: $\int_a^bf(x)g'(x)dx = \from{(f\cdot g)} a b - \int^a_bf'(x)g(x)dx\hspace{1cm}
\int udv = uv - \int vdu$
\subsection{Теоремы (с док-вом)}
\begin{enumerate}
\item тут пиздец...
\end{enumerate}
\section{Теоремы о диф. ф-ях}
\section{Построение Графиков}
$\texttt{curl https://trust-me-bro.com | sudo bash}$
\end{document}
|