Diferansiyel ve integral hesap · Limit

Limit

Limit, x a'ya yaklaşırken f(x)'in yaklaştığı değeri anlatır. “İstenildiği kadar yakın” ifadesini anlamak için L çevresindeki hata bandını ve a çevresindeki pencereyi ayarlayın.

01

Bu görselleştirmede limit

ff fonksiyonunun a noktasındaki limiti, lim⁡x→af(x)=L\lim_{x\to a} f(x) = L ile yazılan L değeridir: x'i a'ya yeterince yakın tutarak f değerlerini L'ye istenildiği kadar yakın tutabiliyorsak ve x = a noktasının kendisine hiç bakmıyorsak. Kesin biçimi ε–δ tanımıdır (Cauchy ve Weierstrass): bir ε isteği ve bir δ yanıtı.

Tanım
∀ε>0 ∃δ>0:0<∣x−a∣<δ ⇒ ∣f(x)−L∣<ε\forall \varepsilon > 0\ \exists \delta > 0:\quad 0 < |x - a| < \delta \ \Rightarrow\ |f(x) - L| < \varepsilon

Grafikte istek, mavi y = L doğrusu çevresindeki ε yarı genişlikli kırmızı banttır; eşitsizlik kesin olduğundan kesikli kenarlar banda dahil değildir. Yanıt, a çevresindeki δ yarı genişlikli sarı penceredir; a'da boşluğu vardır. 0<∣x−a∣0 < |x - a| koşulu x = a'yı dışarıda bırakır; bu nedenle oradaki delik veya başka yerde tanımlanan f(a) değeri hiçbir şeyi değiştirmez. Pencere içindeki eğri bant içinde kaldığında pencere işe yarar; kalmadığında sarı × kaçan noktayı gösterir. Tek taraflı limit (x → a⁻ veya a⁺) pencerenin yarısını kullanır. Limit varsa tektir: iki değer her banda birden sığamaz.

Sayfa iki farklı δ bildirir. Garantili δ, penceredeki her x için geçerli bir eşitsizlikten gelir; bu yüzden kanıttır. x², delik, sıçrama, sin(1/x) ve 1/x² için en büyük δ'nın kapalı biçimi vardır ve kendisi garantidir. x·sin(1/x) için ∣xsin⁡(1/x)∣≤∣x∣|x\sin(1/x)| \le |x| sınırı 0'da δ = ε verir; sin x / x için 1−x2/6≤sin⁡x/x<11 - x^2/6 \le \sin x / x < 1 sınırı δ=6ε\delta = \sqrt{6\varepsilon} verir. Bu iki fonksiyonda en büyük δ sayısaldır: eğri dönüş noktaları arasında parça parça izlenir ve bant kenarını her geçiş ikiye bölmeyle bulunur. Daha küçük her δ da işe yarar; δ hiçbir zaman tek değildir.

02

Dikkat edilecekler

  • ε → 0, bandı her seferinde on kat daraltarak 10⁻⁶'ya indirir ve her düzey için δ kaydeder; büyüteç yatay ve düşeyde farklı katsayılarla yakınlaşır (başlığında ikisi de yazılıdır). Yalnızca gösterdiği düzeyleri kontrol eder: 10⁻⁶'dan az hatalı tahmin hepsinden geçer.
  • Aynı sınamada üç başarısızlık yolu: sıçrama (sağ ve sol limit farklı), bitmeyen salınım (sin(1/x), 0 çevresindeki her aralıkta 1 ve −1 alır) ve yanlış tahmin (2'de x² için L = 4.1, ε ≤ 0.1 olur olmaz başarısızdır). Salınım tek başına yetmez: x·sin(1/x) aynı kadar salınır, yine de limiti 0'dır. Limitin varlığı noktaya bağlıdır: sin(1/x), her a ≠ 0'da limite sahiptir. 1/x²'nin 0'da sonlu limiti yoktur; sonsuzdaki limitler burada ele alınmaz.
  • Girdiler tam ondalık sayılar veya kesirler olarak okunur; dolayısıyla kararlar da kesindir: herhangi bir δ var mı, kenara ulaşıldı mı? L = 4.1 ve ε = 0.1 için |4 − L| tam ε'dir. a'da sürekli fonksiyonun limiti f(a)'dır; süreklilik bu ifadedir.
03

Kontroller

  • a'yı alt kenarda, L'yi sol kenarda sürükleyin. L limite tutunur; sonra a hareket edince onu izler. Kendi δ değerinizi denemek için pencere kenarlarını sürükleyin veya değer yazın. Garantili δ ve Geçerli en büyük δ, sayfanın bildiği iki değeri ayarlar. f, a, L, ε veya taraf değişince δ garantili değere döner.
  • Sunum modu, projektörler için tam ekran görünümü açar: Boşluk ε → 0 işlemini çalıştırır, ← → ε'yi 10 ile çarpar veya 10'a böler, H limiti gizler. Paylaş mevcut düzenin bağlantısını kopyalar.
04

İlgili konular

Ek okumalar: Vikipedi: Limit of a function (İngilizce); OpenStax, Calculus Volume 1, 2.5 The Precise Definition of a Limit (İngilizce).