1 Raja-arvo. 1.1 Raja-arvon määritelmä. Raja-arvo 1



Samankaltaiset tiedostot
3 Raja-arvo ja jatkuvuus

3.4 Rationaalifunktion kulku ja asymptootit

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus

Matematiikan tukikurssi

1. Olkoon f :, Ratkaisu. Funktion f kuvaaja välillä [ 1, 3]. (b) Olkoonε>0. Valitaanδ=ε. Kun x 1 <δ, niin. = x+3 2 = x+1, 1< x<1+δ

Tekijä MAA2 Polynomifunktiot ja -yhtälöt = Vastaus a)

Johdatus matematiikkaan

5 Differentiaalilaskentaa

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

1.4 Funktion jatkuvuus

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Vastaus: Määrittelyehto on x 1 ja nollakohta x = 1.

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2017 Harjoitus 8, ratkaisuista

Matematiikan pohjatietokurssi

Matematiikan tukikurssi

2 Raja-arvo ja jatkuvuus

Sinin jatkuvuus. Lemma. Seuraus. Seuraus. Kaikilla x, y R, sin x sin y x y. Sini on jatkuva funktio.

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 4

Tekijä Pitkä matematiikka a) Ratkaistaan nimittäjien nollakohdat. ja x = 0. x 1= Funktion f määrittelyehto on x 1 ja x 0.

Ensimmäisen asteen polynomifunktio

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

Tenttiin valmentavia harjoituksia

TRIGONOMETRISTEN FUNKTIOIDEN KUVAAJAT

1. Olkoot f ja g reaalifunktioita. Mitä voidaan sanoa yhdistetystä funktiosta g f, jos a) f tai g on rajoitettu? b) f tai g on jaksollinen?

MS-A010{3,4,5} (ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

Toispuoleiset raja-arvot

Huom! (5 4 ) Luetaan viisi potenssiin neljä tai viisi neljänteen. 7.1 Potenssin määritelmä

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

Usean muuttujan funktiot

Matematiikan tukikurssi

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Matematiikan tukikurssi

DI matematiikan opettajaksi: Täydennyskurssi, kevät 2010 Luentorunkoa ja harjoituksia viikolle 11: ti klo 13:00-15:30

2 Funktion derivaatta

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Matematiikan tukikurssi

Raja arvokäsitteen laajennuksia

Talousmatematiikan perusteet, L3 Prosentti, yhtälöt Aiheet

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

Suoran yhtälöt. Suoran ratkaistu ja yleinen muoto: Suoran yhtälö ratkaistussa, eli eksplisiittisessä muodossa, on

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan peruskurssi 2

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

Funktio. Funktio on kahden luvun riippuvuuden ilmaiseva sääntö, joka annetaan usein laskulausekkeena.

Funktion raja-arvo. lukumäärien tutkiminen. tutkiminen

Matematiikan tukikurssi

Juuri 2 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Injektio (1/3) Funktio f on injektio, joss. f (x 1 ) = f (x 2 ) x 1 = x 2 x 1, x 2 D(f )

7. PINTA-ALAFUNKTIO. A(x) a x b

2.2 Neliöjuuri ja sitä koskevat laskusäännöt

Lue tehtävänannot huolella. Tee pisteytysruudukko 1. konseptin yläreunaan. ILMAN LASKINTA -OSIO! LASKE KAIKKI SEURAAVAT TEHTÄVÄT:

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

1 Rationaalifunktio , a) Sijoitetaan nopeus 50 km/h vaihtoaikaa kuvaavan funktion lausekkeeseen.

A = (a 2x) 2. f (x) = 12x 2 8ax + a 2 = 0 x = 8a ± 64a 2 48a x = a 6 tai x = a 2.

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

JATKUVUUS. Funktio on jatkuva jos sen kuvaaja voidaan piirtää nostamatta kynää paperista.

Positiivitermisten sarjojen suppeneminen

Reaaliarvoisen yhden muuttujan funktion raja arvo LaMa 1U syksyllä 2011

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Ratkaisuehdotus 2. kurssikokeeseen

4 Yleinen potenssifunktio ja polynomifunktio

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

2 Funktion derivaatta

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Rationaalilauseke ja -funktio

0 kun x < 0, 1/3 kun 0 x < 1/4, 7/11 kun 1/4 x < 6/7, 1 kun x 1, 1 kun x 6/7,

3.3 Paraabeli toisen asteen polynomifunktion kuvaajana. Toisen asteen epäyhtälö

3 Yleinen toisen asteen yhtälö ja epäyhtälö

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

niin järjestys on tämä: ensin kerto- ja jakolaskut vasemmalta oikealle, sen jälkeen plus- ja miinuslaskut vasemmalta oikealle.

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Sarja. Lukujonosta (a k ) k N voi muodostaa sen osasummien jonon (s n ): s 1 = a 1, s 2 = a 1 + a 2, s 3 = a 1 + a 2 + a 3,...,

Reaalifunktioista 1 / 17. Reaalifunktioista

811120P Diskreetit rakenteet

YHTÄLÖ kahden lausekkeen merkitty yhtäsuuruus

2) Kaksi lentokonetta lähestyy toisiaan samalla korkeudella kuvan osoittamalla tavalla. Millä korkeudella ja kuinka kaukana toisistaan ne ovat?

Matemaattisten työvälineiden täydentäviä muistiinpanoja

Matematiikan pohjatietokurssi

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

Demo 1: Simplex-menetelmä

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

Matematiikan peruskurssi 2

Matematiikan tukikurssi

Matemaattisten menetelmien hallinnan tason testi.

Trigonometriset funktiot 1/7 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot

MAA7 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

Syksyn 2015 Lyhyen matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

NELIÖJUURI. Neliöjuuren laskusääntöjä

Transkriptio:

Raja-arvo Raja-arvo Raja-arvo kuvaa funktion f arvon f() kättätmistä, kun vaihtelee. Joillakin funktioilla f() muuttuu vain vähän, kun muuttuu vähän. Toisilla funktioilla taas f() hppää tai vaihtelee arvaamattomasti, kun muuttuu vähän. Esimerkki.. Olkoon f : R R, f() + 3 +. Kun lähest lukua, niin nättää siltä, että f() lähest lukua.,,... -, -, - f() 6,3,3...,97,7 Kun on täsmälleen, niin f() on f(). Funktio kättät siten aivan odotetusti. Esimerkki.. Olkoon f : R \ {} R, f(). Funktiota ei ole määritelt, kun, mutta se on määritelt aina, kun on erittäin lähellä arvoa, mutta. Mitä tapahtuu, kun lähest,9,99...,, 3 :sta sen kummaltakin puolelta? f() 3 3,9 3,99...,, Nättää siltä, että f() lähest arvoa, kun lähest :sta. Mistä tämä johtuu? Selits on siinä, että f():n arvoa voidaan ksinkertaistaa: f() ( )( + ) +. Siten f on melkein sama funktio kuin g : R R, g() +, paitsi että g on määritelt kaikkialla, kun taas f ei ole määritelt pisteessä. Siksi kun lähest arvoa, f() seuraa funktiota g() ja lähest arvoa g() +.. Raja-arvon määritelmä Kun f() lähest arvoa A, kun lähest arvoa a (vaikkei ehkä ikinä saavuta sitä), merkitään a f() A

Lukiomatematiikan kertausta Kuva : esimerkin. funktion kuvaaja ja sanotaan, että A on funktion f raja-arvo pisteessä a. Voidaan mös merkitä f() a A, joka on kätevämpi pitkissä ketjuissa, kun -sanaa ei tarvitse toistaa. Vaikka edellisissä esimerkeissä raja-arvoa on etsitt laskimen avulla, siihen ei kannata sokeasti luottaa vaan kättää matemaattista järkeilä. Esimerkki.3. Olkoon f : R R, f() sin. Lasketaan joitakin funktion arvoja, kun lähest nollaa, tällä kertaa vain oikealta puolelta, vaikka hvin olisi voitu mös laskea arvot vasemmalta puolelta.,,... f(),998,9,... Nättää siltä, että arvot lähestvät nollaa. Kuitenkin, kun ajatellaan sinifunktion kuvaajaa, nähdään, että sin lähest nollaa, kun lähest nollaa, joten voidaan laskea f() ( sin Siten ei lähestkään nollaa, vaan lukua,. ).

Raja-arvo 3 Raja-arvo ei aina välttämättä ole olemassa. Voi kädä niin, että kun lähest lukua a eri puolilta, niin vasemmalta saadaan eri arvo kuin oikealta. Tällöin raja-arvoa ei ole olemassa. Olennaista on, että saa lähestä a:ta mitä reittiä tahansa, oikealta, vasemmalta, hppelehtien vuorotellen vasemmalta ja oikealta, tai miten tahansa, ja f():n on lähestttävä kaikissa tapauksissa samaa lukua A, jotta voidaan sanoa raja-arvon olevan olemassa. Esimerkki.. Olkoon f : R R, {, kun, f(), kun <. Kun lähest nollaa oikealta puolelta, f() on koko ajan. Sen sijaan kun lähest nollaa vasemmalta puolelta, f() on koko ajan. Ei ole siis olemassa htä arvoa, jota f() lähestisi. Siten raja-arvoa f() ei ole olemassa. Toinen s, miksi raja-arvoa ei ole, voi olla, että funktion arvo kasvaa liikaa, kun lähest lukua a. Silloin mitään lukua ei sanoa funktion rajaarvoksi. Esimerkki.. Olkoon f : R \ {} R funktio f(). Kun lähest nollaa, funktion f arvot kasvavat kohti ääretöntä. Funktion arvot f() eivät siten lähest mitään tiettä lukua ja raja-arvoa f() ei ole olemassa. 6 3 3 3 funktion f() / kuvaaja

Lukiomatematiikan kertausta Kolmas s raja-arvon puuttumiselle voi olla se, että funktion kuvaaja heilahtelee liikaa kohdan a lähellä. Esimerkki.6. Olkoon f : R \ {} R funktio f() sin. Kun lähest nollaa, niin lähest nollaa ja /( ) ääretöntä. Silloin /( ) kasvaa aina vain suuremmaksi, mutta sinin arvo jatkaa vaihtelemista :n ja :n välillä. Funktion kuvaaja heilahtelee aina vain rajummin näiden kahden arvon välillä, eikä vaimene lainkaan, kun lähest nollaa. Täten funktion arvo ei lähest mitään lukua ja funktiolla ei ole raja-arvoa nollassa. funktion f() sin / kuvaaja. Raja-arvojen hdistäminen Monimutkaisten funktioiden raja-arvot saadaan hdistämällä ksinkertaisemmista funktioista. Lause.7. Olkoon n positiivinen kokonaisluku, a ja c vakioita ja f ja g funktioita, joilla on raja-arvo olemassa pisteessä a. Silloin. a c c,. a a, 3. a cf() c a f(),. a (f() + g()) a f() + a g(),. a (f() g()) a f() a g(), 6. a (f() g()) a f() a g(),

Raja-arvo 7. a f() g() a f() a g(), kunhan vain a g(), 8. a f() n ( a f() ) n, 9. a n f() n a f(), kunhan vain a f() >, kun n on parillinen. Esimerkki.8. Yhtäsuuruusmerkkien päällä olevat numerot viittaavat edellisen lauseen kohtiin. + 7 + 9 ( + ) ja + ja + + 8 ( ) + + 3. Kun alussa kätetään kohtaa 7 ja otetaan raja-arvot jakomerkin kummaltakin puolelta, ei vielä tiedetä, onko g():n raja-arvo eri kuin nolla. Mutta laskun kuluessa selviää, että nimittäjässä raja-arvo on -, siis se on nollasta eroava. Jos nimittäjän raja-arvo osoittautuisi nollaksi, lasku olisi tehtävä toisin..3 Äärettömteen kasvavan funktion raja-arvo Edellisessä esimerkissä. raja-arvoa A ei ollut olemassa äärellisenä. Siinä funktion / arvo kasvoi rajattomasti, kun lähesti nollaa. Tällöin merkitään tai Voidaan siis merkitä A äärettömäksi. Esimerkki.9. +. ( ) Kätetään lausetta.7. Kun lähest :stä, niin lähest :stä ja nollaa ja samoin mös ( ). Koska nimittäjä lähest nollaa, niin koko lauseke lähest (positiivista tai negatiivista) ääretöntä. Nimittäjä

6 Lukiomatematiikan kertausta on koko ajan positiivinen ja osoittaja lähest :stä, joten murtolauseke lähest negatiivista ääretöntä. Voidaan siis kirjoittaa ( ). Edellisissä esimerkeissä nimittäjä on ollut koko ajan positiivinen. Näin ei ole funktion f : R\{} R, f() / tapauksesssa. Kun lähest nollaa, niin / pakenee aina vain kauemmaksi nollasta. Kuitenkin arvon / merkki riippuu siitä, millä puolella nollaa sillä hetkellä on. Koska saa lähestä nollaa miten tahansa, se voi olla positiivinen ja negatiivinen milloin tahansa. Siten arvo / voi olla positiivinen tai negatiivinen vaihtelevasti, mutta sen itseisarvo kasvaa kasvamistaan. Siten sen raja-arvo ei olla mikään luku, mutta se ei voi olla positiivinen tai negatiivinen ääretönkään. Siksi raja-arvoa ei ole olemassa, edes äärettömänä. Sen sijaan jos lähest nollaa positiiviselta puolelta, niin / on koko ajan positiivinen ja lähest positiivista ääretöntä, ja jos lähest nollaa negatiiviselta puolelta, niin / on mös negatiivinen koko ajan ja lähest negatiivista ääretöntä. Merkitään + + ja. Nämä ovat toispuoleisia raja-arvoja, joista ensimmäinen on oikeanpuoleinen (missä +) ja toinen on vasemmanpuoleinen (missä ). funktion f() / kuvaaja Esimerkki.. Raja-arvoa + + 3 + ( + 3)( )

Raja-arvo 7 ei ole olemassa, sillä kun lähest :stä, niin + lähest 6:sta, + 3 :sta ja nollaa, mutta sen merkkiä ei tiedetä. Sen sijaan toispuoliset raja-arvot ovat olemassa: kun lähest :stä oikealta (eli positiiviselta) puolelta, niin lähest nollaa positiiviselta puolelta ja murtolauseke lähest positiivista ääretöntä, kun lähest :stä vasemmalta (eli negatiiviselta) puolelta, niin lähest nollaa negatiiviselta puolelta ja koko murtolauseke negatiivista ääretöntä. Siis + + ( + 3)( ) + ja ( + 3)( ). 6 funktion f() ( + )/( + 3)( ) kuvaaja Kun lähest 3:sta, + lähest :sta, :sta ja + 3 nollaa. Taaskaan raja-arvoa pisteessä 3 ei ole olemassa. Nt toispuolisten rajaarvojen merkit ovat toisin päin kuin pisteessä, sillä kun lähest 3:sta tarpeeksi lähelle, on negatiivinen. 3+ + ( + 3)( ) + ja 3 ( + 3)( ) +.. Raja-arvo äärettömässä Tähän mennessä raja-arvoa on tarkasteltu jossakin pisteessä a. Kiinnostavaa on mös, miten funktio kättät, kun kasvaa rajattomasti kohti ääretöntä tai laskee kohti negatiivista ääretöntä.

8 Lukiomatematiikan kertausta Katsotaan ensin kaikkein perustavinta funktiota f : R \ {} R, f() /. Kun kasvaa kohti ääretöntä, funktion arvo / pienenee kohti nollaa. Kun laskee kohti negatiivista ääretöntä, arvo / on negatiivinen, mutta pienenee mös kohti nollaa. Siten ja. Samoin mös kättät funktio f : R \ {} R, f() / : ja, ja muutkin funktiot f : R \ {} R, f() / n, kun n. Esimerkki.. 3 Kun kasvaa kohti ääretöntä, sekä osoittaja että nimittäjä kasvaa mös kohti ääretöntä. Kasvava osoittaja kasvattaa murtolausekkeen arvoa, kun taas kasvava nimittäjä pienentää murtolausekkeen arvoa. Mikä on hteisvaikutus? Kasvaako jompi kumpi nopeammin ja kumoaa toisen vaikutuksen? Tämä saadaan selville supistamalla ensin termillä k kättäen sopivaa lukua k ja sitten muistamalla, kuinka lausekkeet / n kättätvät äärettömässä. Lopuksi sovelletaan lausetta.7. Tässä voidaan supistaa :llä, koska se on nimittäjän termeistä korkeinta astetta: 3 3 3 3. 3 kurssin nettisivu: http://users.utu.fi/jurvanen/lukio.html