סיכום כל הקורס אינפי1מ צנזור - מוקלד PDF

Title סיכום כל הקורס אינפי1מ צנזור - מוקלד
Author samer ghanayem
Course Infitisimal calculus
Institution Technion - Israel Institute of Technology
Pages 78
File Size 2.4 MB
File Type PDF
Total Downloads 670
Total Views 871

Summary

‫אינפי ‪1‬מ'‬ ‫‪104031‬‬ ‫סיכום הרצאות‬ ‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬ ‫רשימת ההרצאות‬ ‫הרצאה ‪:2‬‬ ‫קבוצות של מספרים‪ ,‬הוכחות מתמטיות‪.............................................................................‬‬ ‫‪4‬‬ ‫הרצאה ‪:3‬‬ ‫ערך מוחלט‪ ,‬קטעים וסביבות‪ ,‬קבוצות חסומות‪...........................


Description

‫אינפי ‪1‬מ'‬ ‫‪104031‬‬

‫סיכום הרצאות‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫רשימת ההרצאות‬ ‫הרצאה ‪:2‬‬

‫קבוצות של מספרים‪ ,‬הוכחות מתמטיות‪.............................................................................‬‬

‫‪4‬‬

‫הרצאה ‪:3‬‬

‫ערך מוחלט‪ ,‬קטעים וסביבות‪ ,‬קבוצות חסומות‪...................................................................‬‬

‫‪4‬‬

‫הרצאה ‪:4‬‬

‫סופרמום ואינפימום‪6 .........................................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:5-6‬‬

‫גבול של סדרה‪.................................................................................................................‬‬

‫‪7‬‬

‫הרצאות ‪:7-10‬‬

‫משפטי גבולות‪.................................................................................................................‬‬

‫‪9‬‬

‫הרצאה ‪:11‬‬

‫גבול במובן הרחב‪.............................................................................................................‬‬

‫‪13‬‬

‫הרצאות ‪ :12-13‬מבחן המנה והשורש‪ ,‬סדרות מונוטוניות‪.............................................................................‬‬

‫‪14‬‬

‫הרצאה ‪:14‬‬

‫הלמה של קנטור‪ ,‬גבולות חלקיים‪17 .......................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:15-16‬‬

‫גבולות חלקיים‪ ,‬משפט בולצאנו‪-‬ויירשטראס ומסקנות ממנו‪ ,‬גבול עליון ותחתון‪.....................‬‬

‫‪18‬‬

‫הרצאה ‪:17‬‬

‫סדרות קושי‪....................................................................................................................‬‬

‫‪21‬‬

‫הרצאה ‪:18‬‬

‫כיסויים והלמה של היינה‪-‬בורל‪..........................................................................................‬‬

‫‪22‬‬

‫הרצאות ‪:21-22‬‬

‫חזקות ממשיות‪23 ................................................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:26-27‬‬

‫פונקציות‪.........................................................................................................................‬‬

‫‪25‬‬

‫הרצאות ‪:28-29‬‬

‫גבול של פונקציה‪29 ..............................................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:30-31‬‬

‫משפטי גבולות‪.................................................................................................................‬‬

‫‪30‬‬

‫הרצאה ‪:32‬‬

‫גבולות חד‪-‬צדדיים‪...........................................................................................................‬‬

‫‪33‬‬

‫הרצאה ‪:33‬‬

‫גבולות במובן הרחב‪ ,‬תנאי קושי‪.........................................................................................‬‬

‫‪34‬‬

‫הרצאה ‪:34‬‬

‫רציפות‪35 ............................................................................................................................‬‬

‫הרצאה ‪:35‬‬

‫משפט ערך הביניים‪..........................................................................................................‬‬

‫‪37‬‬

‫הרצאה ‪:36‬‬

‫משפט ויירשטראס (ומסקנות מהמשפט)‪.............................................................................‬‬

‫‪38‬‬

‫הרצאה ‪:37‬‬

‫רציפות במידה שווה‪.........................................................................................................‬‬

‫‪39‬‬

‫[‪]2‬‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫הרצאה ‪:38‬‬

‫הנגזרת‪............................................................................................................................‬‬

‫‪40‬‬

‫הרצאה ‪:39‬‬

‫כללי גזירה‪......................................................................................................................‬‬

‫‪42‬‬

‫הרצאה ‪:40‬‬

‫כלל השרשרת‪..................................................................................................................‬‬

‫‪43‬‬

‫הרצאה ‪:41‬‬

‫נגזרת של פונקציה הפוכה‪44 ..................................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:42-43‬‬

‫משפטי גזירות‪46 ..................................................................................................................‬‬ ‫‪49‬‬

‫הרצאה ‪:44‬‬

‫משפט דרבו‪.....................................................................................................................‬‬

‫הרצאה ‪:45‬‬

‫נגזרת חסומה ורציפות במ"ש‪50 .............................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:46-47‬‬

‫כלל לופיטל‪51 ......................................................................................................................‬‬

‫הרצאות ‪:48-49‬‬

‫משפט טיילור‪54 ...................................................................................................................‬‬

‫הרצאה ‪:50‬‬

‫שימושים של משפט טיילור‪...............................................................................................‬‬

‫‪57‬‬

‫הרצאה ‪:51‬‬

‫השארית במשפט טיילור‪...................................................................................................‬‬

‫‪58‬‬

‫הרצאה ‪:53‬‬

‫מיון נקודות חשודות כקיצון‪..............................................................................................‬‬

‫‪59‬‬

‫הרצאה ‪:54‬‬

‫קמירות‪ ,‬קעירות ונקודות פיתול‪........................................................................................‬‬

‫‪60‬‬

‫הרצאה ‪:55‬‬

‫אסימפטוטות וחקירת פונקציה מלאה‪................................................................................‬‬

‫‪61‬‬

‫הרצאה ‪:56‬‬

‫למת המיתרים ומשפטי קמירות‪62 .........................................................................................‬‬

‫ריכוז הגדרות ומשפטים‬

‫‪65‬‬

‫[‪]3‬‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫הרצאה ‪ :2‬קבוצות של מספרים‪ ,‬הוכחות מתמטיות‬ ‫קבוצות של מספרים‪:‬‬

‫} … ‪ℕ = {1,2,3,‬‬

‫קבוצת המספרים הטבעיים‪:‬‬

‫} … ‪ℤ = {… − 3, −2, −1,0,1,2,3‬‬

‫קבוצת המספרים השלמים‪:‬‬

‫𝑚‬ ‫}‪ℚ = { | 𝑚, 𝑛 ∈ ℤ , 𝑛 ≠ 0‬‬ ‫𝑛‬

‫קבוצת המספרים הרציונאליים‪:‬‬

‫}∞ < 𝑥 < ∞ ‪ℝ = {𝑥| −‬‬

‫קבוצת המספרים הממשיים‪:‬‬

‫משפט‪:‬‬

‫אם 𝑛 אי‪-‬זוגי אז ‪ 𝑛2‬אי‪-‬זוגי ‪.‬‬

‫𝑛 אי‪-‬זוגי ⇐ ‪ 𝑛2 ⇐𝑛2 = (2𝑘 + 1)2 = 4𝑘 2 + 4𝑘 + 1⇐ 𝑛 = 2𝑘 + 1‬אי‪-‬זוגי‪.‬‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫כלל‪:‬‬

‫משפט‪( :‬זהה למשפט הנ"ל) אם ‪ 𝑛2‬זוגי אז 𝑛 זוגי ‪.‬‬

‫‪.1‬‬

‫𝐴⇐𝐵‬

‫באופן כללי שני המשפטים הבאים אינם זהים‪:‬‬

‫𝐴⇐𝐵‬

‫‪ .2‬אבל שני המשפטים הבאים זהים‪:‬‬ ‫משפט‪:‬‬

‫‪𝑐 = √2 ∉ ℚ‬‬

‫∎‬ ‫𝐵⇐𝐴‬

‫"לא 𝐵" ⇐ "לא 𝐴"‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫נוכיח על דרך השלילה‪ .‬נניח ש ‪ √2 ∈ ℚ-‬ונגיע לסתירה ‪:‬‬

‫אם ‪ c ∈ ℚ‬אז נכתוב אותו כשבר מצומצם‪(𝑛 ≠ 0):‬‬ ‫‪𝑚2‬‬ ‫𝑚‬ ‫=𝑐⇐‪=2‬‬ ‫‪2‬‬ ‫𝑛‬ ‫𝑛‬

‫⇐ ‪ 𝑛2‬זוגי ⇐ 𝑛 זוגי ‪.‬‬

‫משפט‪:‬‬

‫𝑚‬ ‫𝑛‬

‫= 𝑐 ‪ ,‬ולכן‪:‬‬

‫= ‪ 𝑚2 ⇐ 𝑚2 = 2𝑛2 ⇐ 𝑐 2‬זוגי ⇐ 𝑚 זוגי ⇐ ‪ 𝑚2‬מתחלק ב ‪ 2𝑛2 ⇐ 4 −‬מתחלק ב ‪⇐ 4 −‬‬

‫הגענו לסתירה משום ש‪ 𝑐-‬אינו שבר מצומצם (כי 𝑚 וגם 𝑛 זוגיים)‪.‬‬

‫("צפיפות הרציונאליים") לכל ‪ 𝑥 < 𝑦 ∈ ℝ‬קיים ‪ 𝑞 ∈ ℚ‬כך ש‪. 𝑥 < 𝑞 < 𝑦 -‬‬

‫∎‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫𝑦< 𝑥 ⇐ 𝑥‪.0 𝑦−𝑥 - -‬עקרון ארכימדס) ⇐ ‪ ⇐ 𝑛𝑦 − 𝑛𝑥 > 1‬יש ‪ 𝑚 ∈ ℕ‬כך ש‪⇐ 𝑛𝑥 < 𝑚 < 𝑛𝑦 -‬‬ ‫⇐ 𝑦 0‬קיים 𝐴 ∈ ‪ 𝑥0‬כך ש‪𝑥0 > 𝑆 − 𝜀 -‬‬ ‫‪ .2‬לכל ‪ 𝜀 > 0‬קיים 𝐴 ∈ ‪ 𝑥0‬כך ש‪𝑥0 < 𝐼 + 𝜀 -‬‬

‫לכל קבוצה לא ריקה וחסומה מלמעלה (מלמטה) של מספרים ממשיים ‪ ,‬קיים סופרמום (אינפימום)‪.‬‬

‫הערה‪ .𝐴 = {𝑥 ∈ ℚ|𝑥 < √2} :‬ל‪ 𝐴-‬אין סופרמום ב‪. -‬‬

‫לכל ‪ 𝑥 > 0‬ולכל ‪ 𝑛 ∈ ℕ‬קיים ‪ 𝑦 > 0‬יחיד כך ש‪. 𝑦 𝑛 = 𝑥 -‬‬ ‫סימון‪ 𝑦 = √𝑥 :‬או 𝑛∕‪. 𝑦 = 𝑥 1‬‬ ‫𝑛‬

‫הוכחה‪ :‬נוכיח רק עבור ‪( 𝑛 = 2‬הוכחה כללית משתמשת בבינום)‪:‬‬ ‫יהי ‪ .𝑥 > 0‬נסמן‪.𝐴 = {𝑡 > 0|𝑡 2 < 𝑥} :‬‬ ‫𝐴 לא ריקה‪:‬‬

‫ניקח }𝑥 ‪.𝑡 = 2 min{1,‬‬ ‫‪1‬‬

‫אקסיומת הש למות‬ ‫𝐴 חסומה מלעיל ‪:‬‬

‫𝑥‬ ‫‪< 𝑥 ⇐ 𝑡2 < 𝑡 ⇐ 0 < 𝑡 < 1‬‬ ‫‪2‬‬

‫≤ 𝑡 < ‪𝑡 ∈ 𝐴 ⇐ 0 < 𝑡2‬‬

‫נסמן}𝑥 ‪ 𝑀 = max{1,‬ונראה ש‪ 𝑀-‬חסם מלעיל‪:‬‬

‫אם ‪𝐴 ∋ 𝑡 ≤ 1‬‬ ‫אם ‪𝑡 > 1‬‬

‫אז 𝑀 ≤ 𝑡‬ ‫אז‬

‫𝑀 ≤ 𝑥 < ‪𝑡 < 𝑡2‬‬

‫לפי אקסיומת השלמות יש ל ‪ 𝐴-‬סופרמום‪ ,‬נסמנו 𝑦‪.‬‬

‫נראה 𝑥 ≥ ‪ 𝑦 2‬וגם 𝑥 ≤ ‪ 𝑦 2‬ולכן 𝑥 = ‪: 𝑦 2‬‬ ‫𝑥 ≥ ‪: 𝑦2‬‬

‫נניח בשלילה 𝑥 < ‪ .𝑦 2‬נמצא ‪ 𝜀 > 0‬כך ש𝑥‪(𝑦 + 𝜀)2 < -‬וזו תהיה סתירה לכך ש ‪ 𝑦-‬חסם מלמעלה‪.‬‬ ‫[‪]6‬‬

‫‪𝑥 − 𝑦2‬‬ ‫}‬ ‫‪0 < 𝜀 < min {1,‬‬ ‫‪2𝑦 + 1‬‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫𝑥 ≤ ‪:𝑦 2‬‬

‫𝑥 = )‪(2𝑦 + 1‬‬

‫)𝜀 ‪(𝑦 + 𝜀)2 = 𝑦 2 + 2𝜀𝑦 + 𝜀 2 = 𝑦 2 + 𝜀(2𝑦 +‬‬

‫𝑦‪2‬‬ ‫‪𝑥 −+𝑦12‬‬

‫‪+‬‬

‫‪𝑦2‬‬

‫‬ ‫𝑦‪2‬‬ ‫𝑡‪𝑦+‬‬

‫( 𝑥 ‪ 𝑦 2 −‬חיובי לפי הנחת השלילה)‬

‫יחידות‪:‬‬

‫ 0‬קיים ‪ 𝑁1‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁1‬מתקיים‪:‬‬

‫𝜀‬ ‫‪2‬‬

‫< |𝐿 ‪ .|𝑎𝑛 −‬קיים ‪ 𝑁2‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁2‬מתקיים‪:‬‬

‫נגדיר‪ ,𝑁 = max{𝑁1 , 𝑁2 }:‬ואז לכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪:‬‬

‫< |𝐾 ‪.|𝑏𝑛 −‬‬

‫𝜀 = ‪∎ |(𝑎𝑛 + 𝑏𝑛 ) − (𝐿 + 𝐾)| = |(𝑎𝑛 − 𝐿) + (𝑏𝑛 − 𝐾)| ≤ |𝑎𝑛 − 𝐿| + |𝑏𝑛 − 𝐾| < 2 + 2‬‬ ‫𝜀‬

‫𝜀‬

‫אי שיוויון המשולש‬

‫יהי ‪ 𝑎𝑛 .𝜀 > 0‬מתכנסת ולכן חסומה‪ ,‬כלומר קיים 𝑀 כך ש‪ |𝑎𝑛 | < 𝑀 -‬לכל 𝑛‪ ,‬וגם 𝑀 < |𝐾| ‪.‬‬ ‫הוכחת (‪:)3‬‬

‫𝜀‬ ‫‪2‬‬

‫קיים ‪ 𝑁1‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁1‬מתקיים‪ . |𝑏𝑛 − 𝐾| < 2𝑀 :‬קיים ‪ 𝑁2‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁2‬מתקיים‪:‬‬ ‫𝜀‬

‫נגדיר } ‪ ,𝑁 = max{𝑁1 , 𝑁2‬ואז לכל 𝑁 > 𝑛 ‪:‬‬

‫הוכחת (‪:)4‬‬

‫יהי ‪.𝜀 > 0‬‬

‫𝜀‬ ‫𝑀‪2‬‬

‫< |𝐿 ‪. |𝑎𝑛 −‬‬

‫≤ |𝐾)𝐿 ‪|𝑎𝑛 𝑏𝑛 − 𝐿𝐾| = |𝑎𝑛 𝑏𝑛 − 𝑎𝑛 𝐾 + 𝑎𝑛 𝐾 − 𝐿𝐾| = |𝑎𝑛 (𝑏𝑛 − 𝐾) + (𝑎𝑛 −‬‬ ‫𝜀‬ ‫𝜀‬ ‫𝑀 < |𝐾||𝐿 ‪≤ |𝑎𝑛 ||𝑏𝑛 − 𝐾 |+|𝑎𝑛 −‬‬ ‫‪+‬‬ ‫𝜀=𝑀‬ ‫𝑀‪2𝑀 2‬‬ ‫∎‬

‫𝐾 = 𝑛𝑏𝑚𝑖𝑙 ולכן ע"פ משפט ‪|𝐾| ≠ 0‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫→ | 𝑛𝑏| ‪.‬‬

‫∞→𝑛‬

‫נפעיל את הגדרת הגבול ונקבל שקיים ‪ 𝑁1‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁1‬מתקיים‪:‬‬ ‫בנוסף יהי 𝑀 < |𝐿| ‪.‬‬

‫קיים ‪ 𝑁2‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁2‬מתקיים‪:‬‬

‫|𝐾|‬ ‫| 𝐾|‬ ‫‪< |𝑏𝑛 | < |𝐾| +‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪2‬‬

‫‪< |𝐾| −‬‬ ‫| 𝐾| 𝜀‬ ‫‪4‬‬

‫‪𝜀|𝐾 |2‬‬

‫קיים ‪ 𝑁3‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁3‬מתקיים‪:‬‬

‫𝑀‪4‬‬

‫[‪]9‬‬

‫|𝐾|‬ ‫‪2‬‬

‫ 0‬קיים ‪ N‬כך שלכל ‪ 𝑛 > N‬מתקיים‪:‬‬

‫לכן לכל ‪:𝑛 > N‬‬ ‫דוגמא‪:‬‬ ‫משפט‪:‬‬

‫𝜀‬ ‫𝑀‬

‫< |‪.|𝑎𝑛 − 0‬‬

‫𝜀‬ ‫𝜀=𝑀‬ ‫𝑀‬

‫‪ ,𝑙𝑖𝑚 (𝑛 sin 𝑛) = 0‬משום ש‪ sin 𝑛-‬סדרה חסומה ו‪𝑙𝑖𝑚 𝑛 = 0 -‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫∞→𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫יהי ‪.𝜀 > 0‬‬

‫∞→𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫קיים ‪ 𝑁1‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁1‬מתקיים 𝜀 ‪. 𝐿 − 𝜀 < 𝑎𝑛 < 𝐿 +‬‬

‫קיים ‪ 𝑁2‬כך שלכל ‪ 𝑛 > 𝑁2‬מתקיים 𝜀 ‪. 𝐿 − 𝜀 < 𝑐𝑛 < 𝐿 +‬‬

‫נגדיר‪ , 𝑁 = max{𝑁1 , 𝑁2 }:‬ואז לכל 𝑁 > 𝑛‪:‬‬ ‫‪.1‬‬

‫‪.2‬‬

‫𝜀 ‪∎ 𝐿 − 𝜀 < 𝑎𝑛 ≤ 𝑏𝑛 ≤ 𝑐𝑛 < 𝐿 +‬‬

‫‪ 𝑙𝑖𝑚 (𝑛 sin 𝑛) = 0‬הוכחה‪:‬‬ ‫‪1‬‬

‫∞→𝑛‬

‫‪ −1 ≤ sin 𝑛 ≤ 1‬ולכן‪:‬‬

‫ולכן לפי משפט הסדנוויץ'‪0 :‬‬

‫!𝑛‬ ‫) 𝑛 ( 𝑚𝑖𝑙‬ ‫𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫נראה כי‬

‫‪1‬‬ ‫𝑛‬

‫≤‬

‫!𝑛‬

‫𝑛𝑛‬

‫!𝑛‬

‫הוכחת‬

‫‪1‬‬ ‫𝑛‬

‫≤ 𝑛𝑛 ‪:‬‬ ‫!𝑛‬

‫→ 𝑛 ‪sin‬‬

‫∞→𝑛‬

‫‪0‬‬

‫‪1‬‬

‫𝑛‬

‫→ ≤ 𝑛 ‪− ≤ sin‬‬ ‫𝑛‬ ‫𝑛‬ ‫𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫‪1‬‬

‫←‪0‬‬

‫∞→𝑛‬

‫‪1 2 3‬‬ ‫‪1 1 1‬‬ ‫‪1, , ,‬‬ ‫… ‪, … ≤ 1, , , ,‬‬ ‫‪2 9 32‬‬ ‫‪2 3 4‬‬

‫≤ ‪ 0‬ואז לפי סנדוויץ' ‪.𝑙𝑖𝑚 (𝑛𝑛 ) = 0‬‬

‫הוכחת 𝑛𝑛 ≤ ‪: 0‬‬

‫!𝑛‬ ‫𝑛𝑛‬

‫חיובי‪ ,‬ולכן‬

‫!𝑛‬

‫𝑛𝑛‬

‫≤‪0‬‬

‫!𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫צריך חצ ים בכיוון ההפוך‪ ,‬צריך להגיע מפסוק אמ ת אל ההוכחה‪ ,‬ולא מההכוחה אל פסוק האמת‬

‫(כל גורם באגף ימין ≤‬

‫‪𝑛! 1‬‬ ‫≤‬ ‫𝑛 𝑛𝑛‬ ‫𝑛𝑛 ≤ 𝑛 ⋅ !𝑛 ⇒‬ ‫‪𝑛𝑛−1‬‬

‫≤ !𝑛 ⇒‬

‫𝑛 ⋅ … ⋅ 𝑛 ⋅ 𝑛 ≤ ‪⇒ 𝑛(𝑛 − 1)(𝑛 − 2) ⋅ … 3 ⋅ 2‬‬

‫מכל גורם באגף ימין)‬

‫משפט‪:‬‬

‫∎‬

‫(הסנדוויץ') אם לכל 𝑛‪ 𝑎𝑛 ≤ 𝑏𝑛 ≤ 𝑐𝑛 ,‬ו‪ , 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑛 = 𝑙𝑖𝑚 𝑐𝑛 = 𝐿 -‬אזי‪𝑙𝑖𝑚 𝑏𝑛 = 𝐿 :‬‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫דוגמאות‪:‬‬

‫< | 𝑛𝑏|| 𝑛𝑎| = |‪|𝑎𝑛 𝑏𝑛 − 0‬‬

‫אם לכל 𝑛‪ 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑛 = 𝐿 , 𝑎𝑛 ≥ 𝑏𝑛 ,‬ו‪ , 𝑙𝑖𝑚 𝑏𝑛 = 𝐾 -‬אזי‪𝐿 ≥ 𝐾 :‬‬ ‫נניח בשלילה 𝐾 < 𝐿‪.‬‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫נגדיר ‪> 0‬‬

‫𝐿‪𝑘−‬‬ ‫‪3‬‬

‫∞→𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫= 𝜀‪ ,‬ואז לכל ‪ 𝑛 > 𝑁1‬מתקיים‪ , 𝑎𝑛 < 𝐿 + 𝜀 :‬ולכל ‪𝑛 > 𝑁2‬מתקיים‪.𝐾 − 𝜀 < 𝑏𝑛 :‬‬

‫לכן עבור } ‪ , 𝑁 = max{𝑁1 , 𝑁2‬מתקיים‪𝑏𝑛 :‬‬

‫𝐿‪𝐾−‬‬ ‫ 0‬לכל 𝑛‪ .‬אם 𝐿 =‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫תהי 𝑛𝑏 סדרה המתקבלת ע"י‬

‫𝑛𝑎‬

‫‪𝑎𝑛−1‬‬

‫∞→𝑛‬

‫= 𝑛𝑏 (אפשר להגדיר ‪.)𝑎0 = 1‬‬

‫ע"פ הנתון 𝐿 = 𝑛𝑏 𝑚𝑖𝑙 ולכן גם סדרת הממוצעים ההנדסיים שלה‪:‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫[‪]12‬‬

‫‪1‬‬ ‫𝑛𝑎‬

‫=‬

‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪+ +⋯+‬‬ ‫‪𝑎1 𝑎2‬‬ ‫𝑛𝑎‬

‫𝑛‬

‫‪+ ⋯+‬‬ ‫𝑛‬

‫‪+ ⋯+‬‬

‫𝑛‬

‫‪1‬‬ ‫‪𝑎2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪𝑎2‬‬

‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬

‫‪1‬‬

‫‪𝑎1‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪𝑎1‬‬

‫𝑛‬ ‫𝐿‬ ‫→)𝑛𝑎 ⋅ … ⋅ ‪∎ ( √𝑎1 ⋅ 𝑎2‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫𝑛‬ ‫𝑚𝑖𝑙 אז‪ . 𝑙𝑖𝑚 √𝑎𝑛 = 𝐿 :‬ההיפך לא נכון‪ ,‬לדוגמא תתי סדרות‬

‫‪𝑛→∞ 𝑎𝑛−1‬‬ ‫𝑛𝑎‬

‫𝐿‬

‫→‬

‫∞→𝑛 ‪1‬‬ ‫𝑛𝑎‬

‫𝑛‬ ‫√ ≤‬ ‫≤ 𝑛𝑎 ⋅ … ⋅ ‪𝑎1 ⋅ 𝑎2‬‬

‫הקצוות שואפים ל ‪ 𝐿-‬כאשר ∞ → 𝑛 ולכן ע"פ משפט הסנדוויץ'‪:‬‬

‫משפט‪:‬‬

‫‪1‬‬ ‫𝐿‬ ‫∞→𝑛‬ ‫𝑛‬

‫‪1‬‬

‫= 𝑛𝑥 (סדרת הממוצעים החשבוניים)‪ ,‬אזי‪ . 𝑙𝑖𝑚 𝑥𝑛 = 𝐿 :‬הת כנסות הממוצעים‬

‫תהי 𝐿 = 𝑛𝑎𝑚𝑖𝑙 ‪ 𝑎𝑛 > 0 , 𝐿 ≥ 0 ,‬לכל 𝑛‪ ,‬אזי‪:‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫→ 𝑛𝑎 ≠ ‪ 0‬אז‪:‬‬

‫→ 𝑎‪.‬‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫משפט‪:‬‬

‫𝐿‬

‫‪ .1‬יהי ‪ ,𝐶 > 0‬אזי‪. 𝑙𝑖𝑚 √𝐶 = 1 :‬‬ ‫‪.2‬‬

‫𝑛‬

‫‪𝑙𝑖𝑚 𝑛√𝑛 = 1‬‬

‫הוכחת (‪:)1‬‬

‫∞→𝑛‬

‫נגדיר‪ . 𝑎𝑛 = 𝐶 :‬מתקיים‪= 1 :‬‬

‫𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫𝑛𝑎‬

‫‪1‬‬ ‫𝑛‬

‫‪1‬‬

‫‪𝑎𝑎𝑛𝑛⋅1‬‬

‫⋅… ⋅‬

‫‪𝑎3‬‬

‫⋅‬

‫𝑛‬

‫𝑚𝑖𝑙 ‪ ,‬ולכן לפי המשפט הקודם‪. 𝑙𝑖𝑚 √𝐶 = 1 :‬‬ ‫𝑛‬

‫‪𝑛→∞ 𝑎𝑛−1‬‬

‫הוכחת (‪:)2‬‬

‫נגדיר‪ . 𝑎𝑛 = 𝑛 :‬מתקיים‪= 1 :‬‬

‫→‬ ‫∞→𝑛‬

‫𝑛𝑏 ⋅ … 𝑖𝑏 ⋅ ‪= √𝑏1‬‬

‫‪√ 𝑎 𝑛 = √𝑎 ⋅ 𝑎 2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫𝑛‬

‫𝑚𝑖𝑙 =‬

‫‪𝑛→∞ 1−‬‬

‫דוגמא‪:‬‬

‫𝑛‬

‫𝑚𝑖𝑙 =‬

‫‪𝑛→∞ 𝑛−1‬‬

‫‪9‬‬

‫𝑛𝑎‬

‫∎‬

‫∞→𝑛‬

‫𝑛‬ ‫𝑚𝑖𝑙 ‪ ,‬ולכן לפי המשפט הקודם‪𝑛 = 1 :‬‬ ‫√ 𝑚𝑖𝑙‪.‬‬

‫‪𝑛→∞ 𝑎𝑛−1‬‬

‫∞→𝑛‬

‫𝑛‬ ‫𝑛‬ ‫𝑛‬ ‫√ ⋅ ‪𝑎𝑛 = √32𝑛+1 ⋅ 𝑛 = √32𝑛 ⋅ √3 ⋅ 𝑛√𝑛 = 9 ⋅ √3‬‬ ‫→𝑛‬ ‫𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫𝑛‬

‫הרצאה ‪ :11‬גבול במובן הרחב‬ ‫הגדרה‪:‬‬

‫∞ = 𝒏𝒂𝒎𝒊𝒍 (או ∞‬ ‫∞→𝒏‬

‫→ 𝒏𝒂) אם לכל 𝑀 קיים 𝑁 כך שלכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪. 𝑎𝑛 > 𝑀 :‬‬

‫∞→𝒏‬

‫מינוח‪ :‬אם 𝑛𝑎 מתכנסת (לגבול סופי 𝐿) או ש‪ 𝑎𝑛 -‬שואפת ל ‪ ∞-‬או ל‪ , −∞-‬אז נאמר ש‪ 𝑎𝑛 -‬מתכנסת במובן הרחב‪.‬‬ ‫‪ .1‬ניתן להגדיר במקום "לכל 𝑀" גם "לכל ‪( " 𝑀 > 0‬ההגדרות שקולות)‪.‬‬

‫הערות‪:‬‬

‫צריך להראות שהתנאי בהגדרה מתקיים לכל "אם" חיובי‬

‫כן תקף‪"𝑐 ⋅ ∞" ," ∞ ⋅ ∞ " ," ∞ + ∞" :‬‬ ‫)‪.(𝑐 > 0‬‬

‫‪ .2‬המשפטים עבור גבולות סופיים אינם בהכרח תקפים לגבולות אינ סופיים ‪:‬‬ ‫לא תקף‪."∞0 " ," 0 ⋅ ∞ " ," ∞ − ∞ " ," 1∞ " ,"∞" :‬‬ ‫∞‬

‫דוגמאות‪:‬‬

‫‪.1‬‬

‫∞ = 𝑛‪ . 𝑙𝑖𝑚 2‬נוכיח לפי ההגדרה‪:‬‬

‫‪.2‬‬

‫∞ = 𝑛 ‪ 𝑙𝑖𝑚 c‬לכל ‪1 < 𝑐 ∈ ℝ‬‬

‫∞→𝑛‬

‫יהי ‪ .𝑀 > 0‬נגדיר 𝑀 ‪ 𝑁 = log2‬ואז לכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪. 𝑎𝑛 = 2𝑛 > 2𝑁 = 2log2 𝑀 = 𝑀 :‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫‪𝑎𝑛 = (−1)𝑛 ⋅ 𝑛 .3‬אין גבול (כי לא חסומה)‪ ,‬גם לא במובן הרחב (הוכיחו לפי ההגדרה)‪.‬‬

‫‪𝑛 2 − 1 1 − 𝑛2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫→‬ ‫=‬ ‫‪3 𝑛→∞ 3‬‬ ‫‪3𝑛2‬‬ ‫‪1‬‬

‫‪.4‬‬

‫‪.5‬‬

‫‪.6‬‬ ‫משפט‪:‬‬

‫∞‬

‫→ 𝑛𝑎 ⇐ ‪0‬‬

‫∞→𝑛‬

‫‪1‬‬ ‫→‬ ‫∞→𝑛 𝑛𝑎‬

‫∞‬

‫[‪]13‬‬

‫𝑛 ‪1‬‬ ‫𝑒 → ) ‪(1 +‬‬ ‫∞→𝑛 𝑛‬

‫→)‪𝑛3 − 1000𝑛2 = 𝑛2 (𝑛 − 1000‬‬

‫∞→𝑛‬

‫∎‬

‫∞‬

‫" ∞"‬

‫" ∞‪"1‬‬

‫" ∞ ‪"∞ −‬‬

‫∎‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫משפט‪:‬‬ ‫משפט‪:‬‬

‫יהי ‪ .𝜀 > 0‬קיים ‪ N‬כך שלכל ‪ 𝑛 > N‬מתקיים‪> 0 :‬‬

‫‪0‬‬

‫→ 𝑛𝑎 < ‪∞ ⇐ 0‬‬

‫∞→𝑛‬

‫יהי ‪ ,|𝑞| < 1‬אזי‪0 :‬‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫אם ‪:𝑞 = 0‬‬ ‫אם ‪:𝑞 ≠ 0‬‬

‫משפט‪:‬‬

‫‪1‬‬ ‫→‬ ‫∞→𝑛 𝑛𝑎‬

‫‪1‬‬

‫𝜀‬

‫> 𝑛𝑎‪ .‬לכן לכל ‪:𝑛 > N‬‬

‫לא נכון‪ .‬צריך להגיד שהסדרה חיובית‬

‫𝜀< ‪1‬‬ ‫𝑛𝑎 = |‪− 0‬‬

‫‪1‬‬

‫מגדיר ים את אם החיובי כאח ד חלקי אפסילון‪ ,‬ואז‬

‫| ∎‬

‫→ 𝑛𝑞‬

‫∞→𝑛‬

‫מיידי‪.‬‬ ‫נגדיר‪ . 𝑐 = |𝑞| > 1 :‬ולכן‪:‬‬

‫‪1‬‬ ‫‪𝑐 𝑛 = ∞ ⇒ 𝑙𝑖𝑚 |𝑞 |𝑛 = 𝑙𝑖𝑚 𝑛 = 0 ⇒ 𝑙𝑖𝑚 q𝑛 = 0‬‬ ‫𝑚𝑖𝑙 ∎‬ ‫∞→𝑛‬ ‫∞→𝑛‬ ‫∞→𝑛‬ ‫𝑐 ∞→𝑛‬

‫‪1‬‬

‫(הפיצה) אם 𝑛𝑏 ≤ 𝑛𝑎 לכל 𝑛 ו‪ , 𝑙𝑖𝑚𝑎𝑛 = ∞ -‬אזי‪. 𝑙𝑖𝑚 𝑏𝑛 = ∞ :‬‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫∞→𝑛‬

‫∞→𝑛‬

‫יהי ‪ .𝑀 > 0‬קיים 𝑁 כל שלכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪:‬‬

‫𝑀 > 𝑛𝑎 ≥ 𝑛𝑏 ∎‬

‫הרצאות ‪ :12 -13‬מבחן המנה והשורש‪ ,‬סדרות מונוטוניות‬ ‫משפט‪:‬‬

‫𝑛‬ ‫(מבחן השורש לסדרות) תהי 𝑛𝑎 < ‪ 0‬לכל 𝑛‪ .‬אם 𝑞 = 𝑛𝑎‬ ‫√ 𝑚𝑖𝑙 קיים‪ ,‬אז‪:‬‬

‫∞→𝑛‬

‫‪ .1‬אם ‪. 𝑙𝑖𝑚 𝑎𝑛 = 0 ⇐ 𝑞 < 1‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫‪ .2‬אם ‪. 𝑙𝑖𝑚 𝑎𝑛 = ∞ ⇐ 𝑞 > 1‬‬ ‫∞→𝑛‬

‫הוכחה‪:‬‬

‫עבור ‪:𝑞 < 1‬‬

‫נסמן‪:‬‬

‫𝑞‪1+‬‬ ‫‪2‬‬

‫= 𝑏‪.‬‬

‫‪𝑞 < 𝑏 ⇐ 2𝑞 < 1 + 𝑞 ⇐ 𝑞 < 1‬‬

‫‪𝑏 0‬אינו חסם מלמעלה של הסדרה‪ .‬לכן קיים 𝑁𝑎 כך ש‪. 𝑎𝑁 > 𝐿 − 𝜀 -‬‬

‫משפט‪:‬‬

‫כיוון ש ‪ 𝑎𝑛 -‬עולה‪ ,‬לכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪:‬‬

‫כל סדרה מונוטונית‪ ,‬מתכנסת במובן הרחב‪.‬‬

‫הוכחה‪:‬‬ ‫[‪]15‬‬

‫𝜀 ‪∎ 2 + 𝜀 > 𝐿 ≥ 𝑎𝑛 ≥ 𝑎𝑁 > 𝐿 −‬‬

‫סיכום הרצאות אינפי ‪1‬מ'‬

‫אם 𝑛𝑎‬

‫היא מתכנסת לפי המשפט הקודם‪.‬‬

‫חסומה ‪:‬‬

‫אם 𝑛𝑎 אינה חסומה ‪:‬‬ ‫סיכום‪:‬‬ ‫‪‬‬

‫𝑛𝑎 עולה וחסומה מלמעלה‬

‫‪‬‬

‫𝑛𝑎 עולה ולא חסומה מלמעלה‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬

‫נניח בה"כ ש ‪ 𝑎𝑛 -‬מונוטונית עולה ולא חסומה מלמעלה‪ .‬נראה ש ‪: 𝑙𝑖𝑚 𝑎𝑛 = ∞ -‬‬ ‫∞→𝑛‬ ‫לכל 𝑀 קיים 𝑀 > 𝑁𝑎 ‪ .‬לכן לכל 𝑁 > 𝑛 מתקיים‪𝑎𝑛 ≥ 𝑎𝑁 > 𝑀 :‬‬

‫‪.1‬‬

‫⇐ מתכנסת ל‪sup-‬‬

‫𝑛𝑎 יורדת וחסומה מלמטה‬

‫𝑛𝑎 יורדת ול...


Similar Free PDFs