กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 9 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ใน วิชาแคลคูลัส ลิ มิตด้านเดียว หมายถึงลิมิตใดลิมิตหนึ่งในสอง ลิมิต ของ ฟังก์ชัน เอฟ ( x ) {\displaystyle f(x)} ของตัวแปร จริง x {\displaystyle x} เช่น x {\displaystyle x}...

ขีดจำกัดด้านเดียว

ที่x=0,{\displaystyle x=0,}ฟังก์ชันเอฟ(x)=x2+เข้าสู่ระบบ(x),{\displaystyle f(x)=x^{2}+\operatorname {sign} (x),}ที่ไหนเข้าสู่ระบบ(x){\displaystyle \operatorname {sign} (x)}แสดงถึงฟังก์ชันเครื่องหมายซึ่งมีลิมิตซ้ายเท่ากับ1,{\displaystyle -1,}ขีดจำกัดที่ถูกต้องของ+1,{\displaystyle +1,}และค่าฟังก์ชันของ0.{\displaystyle 0.}

ในวิชาแคลคูลัสลิมิตด้านเดียวหมายถึงลิมิตใดลิมิตหนึ่งในสองลิมิตของฟังก์ชันเอฟ(x){\displaystyle f(x)}ของตัวแปรจริงx{\displaystyle x}เช่นx{\displaystyle x}เข้าใกล้จุดที่กำหนดจากทางซ้ายหรือทางขวา[ 1 ] [ 2 ]

ขีดจำกัดนั้นก็คือx{\displaystyle x}การลดลงของมูลค่าที่เข้าใกล้เอ{\displaystyle a}(x{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}“จากทางขวา” [ 3 ]หรือ “จากด้านบน” จะถูกระบุด้วย: [ 1 ] [ 2 ]

ลิมxเอ+เอฟ(x) หรือ ลิมxเอเอฟ(x) หรือ ลิมxเอเอฟ(x) หรือ เอฟ(เอ+).{\displaystyle \lim _{x\to a^{+}}f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad \lim _{x\,\downarrow \,a}\,f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad \lim _{x\searrow a}\,f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad f(a+).}

ขีดจำกัดนั้นก็คือx{\displaystyle x}การเพิ่มขึ้นของมูลค่าเข้าใกล้เอ{\displaystyle a}(x{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}“จากทางซ้าย” [ 4 ] [ 5 ]หรือ “จากด้านล่าง” จะถูกระบุด้วย: [ 1 ] [ 2 ]

ลิมxเอเอฟ(x) หรือ ลิมxเอเอฟ(x) หรือ ลิมxเอเอฟ(x) หรือ เอฟ(เอ).{\displaystyle \lim _{x\to a^{-}}f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad \lim _{x\,\uparrow \,a}\,f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad \lim _{x\nearrow a}\,f(x)\quad {\text{ หรือ }}\quad f(a-).}

ถ้าลิมิตจากด้านซ้ายและด้านขวามีอยู่และเท่ากันแล้ว ลิมิตของเอฟ(x){\displaystyle f(x)}เช่นx{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}มีอยู่จริง ในทางกลับกัน ถ้าขีดจำกัดของเอฟ(x){\displaystyle f(x)}เช่นx{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}ถ้ามีอยู่จริง ลิมิตจากด้านซ้ายและด้านขวาก็จะมีอยู่จริงและเท่ากัน ดังนั้น ลิมิตเมื่อx{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}บางครั้งเรียกว่า "ลิมิตสองด้าน" โดยใช้สัญลักษณ์ดังนี้: ลิมxเอเอฟ(x).{\displaystyle \lim _{x\to a}f(x).}

ในบางกรณีที่ลิมิตสองด้านไม่มีอยู่จริง ลิมิตด้านเดียวทั้งสองแบบก็ยังคงมีอยู่ และจะต้องไม่เท่ากันอย่างแน่นอน

เป็นไปได้ที่ลิมิตด้านเดียวเพียงตัวเดียวจากสองตัวนั้นจะมีอยู่จริง และเป็นไปได้เช่นกันที่ลิมิตด้านเดียวทั้งสองตัวนั้นจะไม่มีอยู่เลย

คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ

คำนิยาม

ถ้าฉัน{\displaystyle I}แสดงถึงช่วงเวลาบางช่วงที่อยู่ในโดเมนของฟังก์ชันเอฟ{\displaystyle f}และถ้าเอ{\displaystyle a}เป็นจุดหนึ่งในฉัน{\displaystyle I}จากนั้นลิมิตด้านขวาคือx{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}สามารถกำหนดได้อย่างเคร่งครัดว่าเป็นค่าอาร์{\displaystyle R}ซึ่งตรงตาม: [ 6 ]

สำหรับทุกคนε>0{\displaystyle \varepsilon >0}มีอยู่บ้างδ>0{\displaystyle \delta >0}โดยที่สำหรับทั้งหมดxฉัน{\displaystyle x\in I}, ถ้า0<xเอ<δ{\displaystyle 0<xa<\delta }แล้ว|เอฟ(x)อาร์|<ε{\displaystyle |f(x)-R|<\varepsilon },

และขีดจำกัดด้านซ้ายเป็นx{\displaystyle x}แนวทางเอ{\displaystyle a}สามารถกำหนดได้อย่างเคร่งครัดว่าเป็นค่าแอล{\displaystyle L}ที่ตรงตามความต้องการ:

สำหรับทุกคนε>0{\displaystyle \varepsilon >0}มีอยู่บ้างδ>0{\displaystyle \delta >0}โดยที่สำหรับทั้งหมดxฉัน{\displaystyle x\in I}, ถ้า0<เอx<δ{\displaystyle 0<ax<\delta }แล้ว|เอฟ(x)แอล|<ε{\displaystyle |f(x)-L|<\varepsilon }.

คำจำกัดความเหล่านี้สามารถแสดงได้ในเชิงสัญลักษณ์ดังต่อไปนี้: ให้ฉัน{\displaystyle I}แสดงถึงช่วงเวลา โดยที่ฉันโอเอฉันn(เอฟ){\displaystyle I\subseteq \mathrm {domain} (f)}และเอฉัน{\displaystyle a\in I}, แล้ว ลิมxเอ+เอฟ(x)=อาร์εอาร์+,δอาร์+,xฉัน,0<xเอ<δ|เอฟ(x)อาร์|<ε,ลิมxเอเอฟ(x)=แอลεอาร์+,δอาร์+,xฉัน,0<เอx<δ|เอฟ(x)แอล|<ε.{\displaystyle {\begin{aligned}\lim _{x\to a^{+}}f(x)=R&\iff \forall \varepsilon \in \mathbb {R} _{+},\exists \delta \in \mathbb {R} _{+},\forall x\in I,0<xa<\delta \longrightarrow |f(x)-R|<\varepsilon ,\\\lim _{x\to a^{-}}f(x)=L&\iff \forall \varepsilon \in \mathbb {R} _{+},\exists \delta \in \mathbb {R} _{+},\forall x\in I,0<ax<\delta \longrightarrow |f(x)-L|<\varepsilon .\end{aligned}}}

ปรีชา

เมื่อเปรียบเทียบกับนิยามอย่างเป็นทางการของลิมิตของฟังก์ชันที่จุดหนึ่ง ลิมิตด้านเดียว (ตามชื่อที่บ่งบอก) จะพิจารณาเฉพาะค่าอินพุตที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของค่าอินพุตที่เข้าใกล้เท่านั้น

เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง นิยามอย่างเป็นทางการของลิมิตของฟังก์ชันที่จุดหนึ่งมีดังนี้:

ลิมxเอเอฟ(x)=แอล      εอาร์+,δอาร์+,xฉัน,0<|xเอ|<δ|เอฟ(x)แอล|<ε.{\displaystyle \lim _{x\to a}f(x)=L~~~\iff ~~~\forall \varepsilon \in \mathbb {R} _{+},\exists \delta \in \mathbb {R} _{+},\forall x\in I,0<|xa|<\delta \implies |f(x)-L|<\varepsilon .}

ในการกำหนดลิมิตด้านเดียว เราต้องปรับเปลี่ยนอสมการนี้ โปรดสังเกตว่าระยะทางสัมบูรณ์ระหว่างx{\displaystyle x}และเอ{\displaystyle a}เป็น

|xเอ|=|(1)(x+เอ)|=|(1)(เอx)|=|(1)||เอx|=|เอx|.{\displaystyle |xa|=|(-1)(-x+a)|=|(-1)(ax)|=|(-1)||ax|=|ax|.}

สำหรับขีดจำกัดจากทางขวา เราต้องการx{\displaystyle x}อยู่ทางขวาของเอ{\displaystyle a}ซึ่งหมายความว่าเอ<x{\displaystyle a<x}, ดังนั้น xเอ{\displaystyle xa}เป็นค่าบวก จากด้านบนxเอ{\displaystyle xa}คือระยะห่างระหว่างx{\displaystyle x}และเอ{\displaystyle a}เราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยค่าของเราδ{\displaystyle \delta }ทำให้เกิดความไม่เท่าเทียมกันxเอ<δ{\displaystyle xa<\delta }การนำความไม่เท่าเทียมกันมารวมกัน0<xเอ{\displaystyle 0<xa}และxเอ<δ{\displaystyle xa<\delta }และโดยใช้ คุณสมบัติ การถ่ายทอดของอสมการ เราจะได้อสมการเชิงประกอบ0<xเอ<δ{\displaystyle 0<xa<\delta }.

ในทำนองเดียวกัน สำหรับลิมิตจากทางซ้าย เราต้องการx{\displaystyle x}อยู่ทางซ้ายของเอ{\displaystyle a}ซึ่งหมายความว่าx<เอ{\displaystyle x<a}ในกรณีนี้คือเอx{\displaystyle ax}ซึ่งเป็นค่าบวกและแสดงถึงระยะห่างระหว่าง x{\displaystyle x}และเอ{\displaystyle a}อีกครั้ง เราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยค่าของเราδ{\displaystyle \delta }ซึ่งนำไปสู่ความไม่เท่าเทียมกันแบบผสม0<เอx<δ{\displaystyle 0<ax<\delta }.

ตอนนี้ เมื่อค่าของเราของx{\displaystyle x}หากค่าอยู่ในช่วงที่ต้องการ เราคาดว่าค่าของเอฟ(x){\displaystyle f(x)}อยู่ในช่วงที่ต้องการเช่นกัน ระยะห่างระหว่างเอฟ(x){\displaystyle f(x)}และแอล{\displaystyle L}ค่าลิมิตของลิมิตด้านซ้ายคือ|เอฟ(x)แอล|{\displaystyle |f(x)-L|}ในทำนองเดียวกัน ระยะห่างระหว่างเอฟ(x){\displaystyle f(x)}และอาร์{\displaystyle R}ค่าลิมิตของลิมิตด้านขวาคือ|เอฟ(x)อาร์|{\displaystyle |f(x)-R|}ในทั้งสองกรณี เราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยε{\displaystyle \varepsilon }ดังนั้นเราจึงได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:|เอฟ(x)แอล|<ε{\displaystyle |f(x)-L|<\varepsilon }สำหรับขีดจำกัดด้านซ้าย และ|เอฟ(x)อาร์|<ε{\displaystyle |f(x)-R|<\varepsilon }สำหรับขีดจำกัดด้านขวา

ตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1.ขอบเขตจากด้านซ้ายและจากด้านขวาของจี(x):=1x{\textstyle g(x):=-{\frac {1}{x}}}เช่นx{\displaystyle x}แนวทางเอ:=0{\displaystyle a:=0}คือ ตามลำดับ ลิมx01x=+ และ ลิมx0+1/x=.{\displaystyle \lim _{x\to 0^{-}}-{\frac {1}{x}}=+\infty \qquad {\text{ and }}\qquad \lim _{x\to 0^{+}}{-1/x}=-\infty .} เหตุผลก็คือลิมx01x=+{\textstyle \lim _{x\to 0^{-}}-{\frac {1}{x}}=+\infty }เพราะว่าx{\displaystyle x}มีค่าเป็นลบเสมอ (เนื่องจากx0{\displaystyle x\to 0^{-}}หมายความว่าx0{\displaystyle x\to 0}ด้วยค่าทั้งหมดของx{\displaystyle x}น่าพอใจx<0{\displaystyle x<0}ซึ่งหมายความว่า1/x{\displaystyle -1/x}เป็นสิ่งที่ดีเสมอเพื่อให้ลิมx01x{\textstyle \lim _{x\to 0^{-}}-{\frac {1}{x}}}แตกต่างออกไป[หมายเหตุ 1 ]ถึง+{\displaystyle +\infty }(และไม่ใช่เพื่อ){\displaystyle -\infty }) เช่นx{\displaystyle x}แนวทาง0{\displaystyle 0}จากทางซ้าย ในทำนองเดียวกันลิมx0+1x={\textstyle \lim _{x\to 0^{+}}-{\frac {1}{x}}=-\infty }เนื่องจากค่าทั้งหมดของx{\displaystyle x}ทำให้พึงพอใจx>0{\displaystyle x>0}(กล่าวอีกนัยหนึ่ง)x{\displaystyle x}(เป็นบวกเสมอ) เช่นx{\displaystyle x}แนวทาง0{\displaystyle 0}จากทางขวา ซึ่งหมายความว่า1/x{\displaystyle -1/x}มีค่าเป็นลบเสมอ ดังนั้นลิมx0+1x{\textstyle \lim _{x\to 0^{+}}-{\frac {1}{x}}}แตกต่างไป.{\displaystyle -\infty .}

กราฟของฟังก์ชันเอฟ(x)=11+21/x{\textstyle f(x)={\frac {1}{1+2^{-1/x}}}}.

ตัวอย่างที่ 2.ตัวอย่างหนึ่งของฟังก์ชันที่มีลิมิตด้านเดียวต่างกันคือเอฟ(x)=11+21/x{\textstyle f(x)={\frac {1}{1+2^{-1/x}}}}โดยที่ขอบเขตจากทางซ้ายคือลิมx0เอฟ(x)=0{\displaystyle \lim _{x\to 0^{-}}f(x)=0}และขีดจำกัดจากทางขวาคือลิมx0+เอฟ(x)=1.{\displaystyle \lim _{x\to 0^{+}}f(x)=1.}ในการคำนวณขีดจำกัดเหล่านี้ ขั้นแรกให้แสดงว่า ลิมx021/x= และ ลิมx0+21/x=0,{\displaystyle \lim _{x\to 0^{-}}2^{-1/x}=\infty \qquad {\text{ and }}\qquad \lim _{x\to 0^{+}}2^{-1/x}=0,} ซึ่งเป็นความจริงเพราะลิมx01/x=+{\textstyle \lim _{x\to 0^{-}}{-1/x}=+\infty }และลิมx0+1/x={\textstyle \lim _{x\to 0^{+}}{-1/x}=-\infty } ดังนั้นผลที่ตามมาก็คือ ลิมx0+11+21/x=11+ลิมx0+21/x=11+0=1{\displaystyle \lim _{x\to 0^{+}}{\frac {1}{1+2^{-1/x}}}={\frac {1}{1+\displaystyle \lim _{x\to 0^{+}}2^{-1/x}}}={\frac {1}{1+0}}=1} ในทางตรงกันข้ามลิมx011+21/x=0{\textstyle \lim _{x\to 0^{-}}{\frac {1}{1+2^{-1/x}}}=0}เนื่องจากตัวส่วนลู่เข้าสู่ค่าอนันต์ นั่นคือ เนื่องจากลิมx01+21/x={\displaystyle \lim _{x\to 0^{-}}1+2^{-1/x}=\infty }. เนื่องจากลิมx0เอฟ(x)ลิมx0+เอฟ(x){\displaystyle \lim _{x\to 0^{-}}f(x)\neq \lim _{x\to 0^{+}}f(x)}ขีดจำกัดลิมx0เอฟ(x){\displaystyle \lim _{x\to 0}f(x)}ไม่มีอยู่จริง

ความสัมพันธ์กับนิยามเชิงโทโพโลยีของลิมิต

ขีดจำกัดด้านเดียวถึงจุดหนึ่งพี{\displaystyle p}สอดคล้องกับนิยามทั่วไปของลิมิตโดยที่โดเมนของฟังก์ชันถูกจำกัดไว้ด้านใดด้านหนึ่ง โดยอาจอนุญาตให้โดเมนของฟังก์ชันเป็นเซตย่อยของปริภูมิเชิงทอพอโลยี หรือโดยพิจารณาปริภูมิย่อยด้านเดียว ซึ่งรวมถึงพี.{\displaystyle p.}[ 1 ]อีกทางเลือกหนึ่ง อาจพิจารณาโดเมนที่มียีช่วงครึ่งเปิด

ทฤษฎีบทของอาเบล

ทฤษฎีบทที่น่าสนใจซึ่งเกี่ยวข้องกับลิมิตด้านเดียวของอนุกรมกำลัง บางประเภท ณ ขอบเขตของช่วงการลู่เข้าคือทฤษฎีบทของอาเบ

หมายเหตุ

  1. ลิมิตที่เท่ากับ{\displaystyle \infty }กล่าวกันว่า เบี่ยง เบนไปสู่{\displaystyle \infty }แทนที่จะบรรจบกันที่.{\displaystyle \infty .}หลักการเดียวกันนี้ก็เป็นจริงเมื่อลิมิตเท่ากับ.{\displaystyle -\infty .}

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ใน วิชาแคลคูลัส ลิ มิตด้านเดียว หมายถึงลิมิตใดลิมิตหนึ่งในสอง ลิมิต ของ ฟังก์ชัน เอฟ ( x ) {\displaystyle f(x)} ของตัวแปร จริง x {\displaystyle x} เช่น x {\displaystyle x}...

คำนิยาม

ถ้า ฉัน {\displaystyle I} แสดงถึงช่วงเวลาบาง ช่วง ที่อยู่ใน โดเมนของฟังก์ชัน เอฟ {\displaystyle f} และถ้า เอ {\displaystyle a} เป็นจุดหนึ่งใน ฉัน {\displaystyle I} จากนั้นลิมิตด้านขวาคือ x {\displaystyle x} แนวทาง เอ {\displaystyle a}...

ปรีชา

เมื่อเปรียบเทียบกับนิยามอย่างเป็นทางการของ ลิมิตของฟังก์ชัน ที่จุดหนึ่ง ลิมิตด้านเดียว (ตามชื่อที่บ่งบอก) จะพิจารณาเฉพาะค่าอินพุตที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของค่าอินพุตที่เข้าใกล้เท่านั้น

ตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ 1. ขอบเขตจากด้านซ้ายและจากด้านขวาของ จี ( x ) := − 1 x {\textstyle g(x):=-{\frac {1}{x}}} เช่น x {\displaystyle x} แนวทาง เอ := 0 {\displaystyle a:=0} คือ ตามลำดับ ลิม x → 0 − − 1 x = + ∞ และ ลิม x → 0 + − 1 / x = − ∞ .