,
x ¹ 0,
вовсе не имеет П. при х ® , ибо уже для значений xn = 1/ (p/2 + pn ) последовательность соответствующих значений функции f (xn ) = (- 1) n не имеет П.
Если П. функции при х ® х равен нулю, то она называется бесконечно малой при х ® х . Например, функция sinx бесконечно мала при х ® 0. Для того чтобы функция f имела при х ® х П., равный А, необходимо и достаточно, чтобы f (x ) = A + a(x ), где a(х ) является бесконечно малой при х ® х
Если при определении П. функции f в точке x рассматриваются только точки х, лежащие левее (правее) точки x , то получающийся П. называется пределом слева (справа) и обозначается
(соответственно
).
Функция имеет П. в некоторой точке, если её П. слева в этой точке равен её П. справа. Понятие П. функции обобщается и на случай, когда аргумент стремится к бесконечности:
,
,
Например,
означает, что для любого e > 0 существует такое d > 0, что для всех х, удовлетворяющих условию x > d, выполняется неравенство ½f (x ) - А½ < e.
Примером функций, всегда имеющих П., являются монотонные функции . Так, если функция f определена на интервале (а, b ) и не убывает, то в каждой точке х, а < х < b, она имеет конечный П. как слева, так и справа; в точке в П. справа, который конечен тогда и только тогда, когда функция f ограничена снизу, а в точке b П. слева, конечный в том и только в том случае, когда функция ограничена сверху. В общем же случае стремление к П. может носить разный, необязательно монотонный характер. Например, функция f (x ) = x
при
х ® 0 стремится к нулю, бесконечное число раз переходя от возрастания к убыванию и обратно.
Т. н. внутренний критерий (критерий Коши) существования П. функции в точке состоит в следующем: функция f имеет в точке x П. в том и только в том случае, если для любого e > 0 существует такое d > 0, что для всех точек х' и х'', удовлетворяющих условию ½х’ - x ½ < d, ½x'' — x ½ < d, x' ¹ x , x'’ ¹ x , выполняется неравенство ½f (x'' ) — f (x' )½ < e.
Для функций, как и для последовательностей, определяются понятия бесконечных П. вида
,
,
и т.д.; в этих случаях функция
f называется бесконечно большой при
х ®
х , При
х ®
х + 0 или При
х ® +¥
соответственно и т.д. Например,
означает, что для любого e > 0 существует такое d > 0, что для всех х, удовлетворяющих условию х < -d, выполняется неравенство f (x ) > e.
Расширение понятия предела функции . Если функция f определена на некотором множестве Е числовой прямой и точка x такова, что в любой её окрестности имеются точки множества Е, то аналогично данному выше определению П. функции, заданной в некоторой окрестности точки x , кроме, быть может, самой точки x , определяется понятие предела функции по множеству Е
,
для этого следует лишь в определении П. всегда дополнительно требовать, чтобы точка х принадлежала множеству Е: х Î Е. П. последовательности xn , n = 1, 2, ..., является при таком определении понятия П. частным случаем П. функции по множеству, а именно функции f, определённой на множестве натуральных чисел n формулой f (n ) = xn , n = 1, 2, ....
Функция, равная нулю при рациональных х и единице при иррациональных, не имеет П. при х ® 0, однако по множеству рациональных чисел она при х ® 0 имеет П., равный нулю. Понятие П. числовой функции по множеству переносится и на функции многих переменных. В этом случае можно говорить, в частности, о П. в данном направлении, о П. по данной кривой, по данной поверхности и т.д. Кроме того, для функций многих переменных возникает понятие повторного предела, когда предельный переход совершается последовательно по разным переменным, например
. Распространяется понятие П. и на функции, которые могут принимать не только действительные, но и комплексные значения.
Предел интегральных сумм . Ещё одно важное понятие П. возникает при определении интеграла . Пусть, например, функция f определена на отрезке [a, b ]. Совокупность {xi } таких точек xi , что
a = x < x1 <... < xi <... < xn-1 < xn = b,
наз. разбиением отрезка [a , b ]. Пусть xi-1 £ xI < xi , Dxi = xi - xi-1 ,i = 1, 2,..., n. Тогда сумма f (x1 )Dx1 + f (x2 )Dx2 +... + f (xn )Dxn называется интегральной суммой функции f . Число А является пределом интегральных сумм и называется определённым интегралом:
,
если для любого e > 0 существует такое d > 0, что каково бы ни было разбиение {xi } отрезка [a , b ], для которого Dxi < d, и каковы бы ни были точки xi , xi-1 £ xI £ xi , i = 1, 2,..., n, выполняется неравенство
½f (x1 )Dx1 + f (x2 )Dx2 +... + f (xn )Dxn - A | < e.
Понятие П. интегральных сумм может быть введено и с помощью П. последовательности.