ขีดจำกัดด้านเดียว

ในวิชาแคลคูลัสลิมิตด้านเดียวหมายถึงลิมิตใดลิมิตหนึ่งในสองลิมิตของฟังก์ชันของตัวแปรจริงเช่นเข้าใกล้จุดที่กำหนดจากทางซ้ายหรือทางขวา[ 1 ] [ 2 ]
ขีดจำกัดนั้นก็คือการลดลงของมูลค่าที่เข้าใกล้(แนวทาง“จากทางขวา” [ 3 ]หรือ “จากด้านบน” จะถูกระบุด้วย: [ 1 ] [ 2 ]
ขีดจำกัดนั้นก็คือการเพิ่มขึ้นของมูลค่าเข้าใกล้(แนวทาง“จากทางซ้าย” [ 4 ] [ 5 ]หรือ “จากด้านล่าง” จะถูกระบุด้วย: [ 1 ] [ 2 ]
ถ้าลิมิตจากด้านซ้ายและด้านขวามีอยู่และเท่ากันแล้ว ลิมิตของเช่นแนวทางมีอยู่จริง ในทางกลับกัน ถ้าขีดจำกัดของเช่นแนวทางถ้ามีอยู่จริง ลิมิตจากด้านซ้ายและด้านขวาก็จะมีอยู่จริงและเท่ากัน ดังนั้น ลิมิตเมื่อแนวทางบางครั้งเรียกว่า "ลิมิตสองด้าน" โดยใช้สัญลักษณ์ดังนี้:
ในบางกรณีที่ลิมิตสองด้านไม่มีอยู่จริง ลิมิตด้านเดียวทั้งสองแบบก็ยังคงมีอยู่ และจะต้องไม่เท่ากันอย่างแน่นอน
เป็นไปได้ที่ลิมิตด้านเดียวเพียงตัวเดียวจากสองตัวนั้นจะมีอยู่จริง และเป็นไปได้เช่นกันที่ลิมิตด้านเดียวทั้งสองตัวนั้นจะไม่มีอยู่เลย
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการ
คำนิยาม
ถ้าแสดงถึงช่วงเวลาบางช่วงที่อยู่ในโดเมนของฟังก์ชันและถ้าเป็นจุดหนึ่งในจากนั้นลิมิตด้านขวาคือแนวทางสามารถกำหนดได้อย่างเคร่งครัดว่าเป็นค่าซึ่งตรงตาม: [ 6 ]
สำหรับทุกคนมีอยู่บ้างโดยที่สำหรับทั้งหมด, ถ้าแล้ว,
และขีดจำกัดด้านซ้ายเป็นแนวทางสามารถกำหนดได้อย่างเคร่งครัดว่าเป็นค่าที่ตรงตามความต้องการ:
สำหรับทุกคนมีอยู่บ้างโดยที่สำหรับทั้งหมด, ถ้าแล้ว.
คำจำกัดความเหล่านี้สามารถแสดงได้ในเชิงสัญลักษณ์ดังต่อไปนี้: ให้แสดงถึงช่วงเวลา โดยที่และ, แล้ว
ปรีชา
เมื่อเปรียบเทียบกับนิยามอย่างเป็นทางการของลิมิตของฟังก์ชันที่จุดหนึ่ง ลิมิตด้านเดียว (ตามชื่อที่บ่งบอก) จะพิจารณาเฉพาะค่าอินพุตที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของค่าอินพุตที่เข้าใกล้เท่านั้น
เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง นิยามอย่างเป็นทางการของลิมิตของฟังก์ชันที่จุดหนึ่งมีดังนี้:
ในการกำหนดลิมิตด้านเดียว เราต้องปรับเปลี่ยนอสมการนี้ โปรดสังเกตว่าระยะทางสัมบูรณ์ระหว่างและเป็น
สำหรับขีดจำกัดจากทางขวา เราต้องการอยู่ทางขวาของซึ่งหมายความว่า, ดังนั้น เป็นค่าบวก จากด้านบนคือระยะห่างระหว่างและเราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยค่าของเราทำให้เกิดความไม่เท่าเทียมกันการนำความไม่เท่าเทียมกันมารวมกันและและโดยใช้ คุณสมบัติ การถ่ายทอดของอสมการ เราจะได้อสมการเชิงประกอบ.
ในทำนองเดียวกัน สำหรับลิมิตจากทางซ้าย เราต้องการอยู่ทางซ้ายของซึ่งหมายความว่าในกรณีนี้คือซึ่งเป็นค่าบวกและแสดงถึงระยะห่างระหว่าง และอีกครั้ง เราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยค่าของเราซึ่งนำไปสู่ความไม่เท่าเทียมกันแบบผสม.
ตอนนี้ เมื่อค่าของเราของหากค่าอยู่ในช่วงที่ต้องการ เราคาดว่าค่าของอยู่ในช่วงที่ต้องการเช่นกัน ระยะห่างระหว่างและค่าลิมิตของลิมิตด้านซ้ายคือในทำนองเดียวกัน ระยะห่างระหว่างและค่าลิมิตของลิมิตด้านขวาคือในทั้งสองกรณี เราต้องการจำกัดระยะทางนี้ด้วยดังนั้นเราจึงได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:สำหรับขีดจำกัดด้านซ้าย และสำหรับขีดจำกัดด้านขวา
ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่ 1.ขอบเขตจากด้านซ้ายและจากด้านขวาของเช่นแนวทางคือ ตามลำดับ เหตุผลก็คือเพราะว่ามีค่าเป็นลบเสมอ (เนื่องจากหมายความว่าด้วยค่าทั้งหมดของน่าพอใจซึ่งหมายความว่าเป็นสิ่งที่ดีเสมอเพื่อให้แตกต่างออกไป[หมายเหตุ 1 ]ถึง(และไม่ใช่เพื่อ)) เช่นแนวทางจากทางซ้าย ในทำนองเดียวกันเนื่องจากค่าทั้งหมดของทำให้พึงพอใจ(กล่าวอีกนัยหนึ่ง)(เป็นบวกเสมอ) เช่นแนวทางจากทางขวา ซึ่งหมายความว่ามีค่าเป็นลบเสมอ ดังนั้นแตกต่างไป

ตัวอย่างที่ 2.ตัวอย่างหนึ่งของฟังก์ชันที่มีลิมิตด้านเดียวต่างกันคือโดยที่ขอบเขตจากทางซ้ายคือและขีดจำกัดจากทางขวาคือในการคำนวณขีดจำกัดเหล่านี้ ขั้นแรกให้แสดงว่า ซึ่งเป็นความจริงเพราะและ ดังนั้นผลที่ตามมาก็คือ ในทางตรงกันข้ามเนื่องจากตัวส่วนลู่เข้าสู่ค่าอนันต์ นั่นคือ เนื่องจาก. เนื่องจากขีดจำกัดไม่มีอยู่จริง
ความสัมพันธ์กับนิยามเชิงโทโพโลยีของลิมิต
ขีดจำกัดด้านเดียวถึงจุดหนึ่งสอดคล้องกับนิยามทั่วไปของลิมิตโดยที่โดเมนของฟังก์ชันถูกจำกัดไว้ด้านใดด้านหนึ่ง โดยอาจอนุญาตให้โดเมนของฟังก์ชันเป็นเซตย่อยของปริภูมิเชิงทอพอโลยี หรือโดยพิจารณาปริภูมิย่อยด้านเดียว ซึ่งรวมถึง[ 1 ]อีกทางเลือกหนึ่ง อาจพิจารณาโดเมนที่มียีช่วงครึ่งเปิด
ทฤษฎีบทของอาเบล
ทฤษฎีบทที่น่าสนใจซึ่งเกี่ยวข้องกับลิมิตด้านเดียวของอนุกรมกำลัง บางประเภท ณ ขอบเขตของช่วงการลู่เข้าคือทฤษฎีบทของอาเบล
หมายเหตุ
- ↑ลิมิตที่เท่ากับกล่าวกันว่า เบี่ยง เบนไปสู่แทนที่จะบรรจบกันที่หลักการเดียวกันนี้ก็เป็นจริงเมื่อลิมิตเท่ากับ