§ 1.10

Непрерывность функции

[148/30%]
Показать
LaTeX
Подпараграф
Задача 1.10.1

Пусть функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}. Ее приращение Δf\Delta f является бесконечно малой функцией приращения аргумента Δx\Delta x при Δx→0\Delta x \rightarrow 0. Верно ли, что функция ff непрерывна в точке x0x_{0}? Верно ли обратное?

?
Задача 1.10.2

Пусть функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}. Сформулировать на "языке ε−δ\varepsilon -\delta " отрицание того, что: а) lim⁡x→x0f(x)=f(x0)\lim_{x \rightarrow x_{0}} f(x) = f\left(x_{0}\right); б) lim⁡Δx→0Δf=0\lim_{\Delta x \rightarrow 0} \Delta f = 0.

?
Задача 1.10.3

а) Пусть функция ff определена на промежутке (a;x0]\left(a ; x_{0}\right]. Сформулировать на "языке ε\varepsilon - δ\delta " отрицание того, что ff непрерывна слева в точке x0x_{0}. б) Пусть функция ff определена на промежутке [x0;b)\left[x_{0} ; b\right). Сформулировать на "языке ε−δ\varepsilon -\delta " отрицание того, что ff непрерывна справа в точке x0x_{0}.

?
Задача 1.10.4

Пусть функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}. Может ли функция быть непрерывной в точке x0x_{0} справа и быть не непрерывной в ней слева?

?
Задача 1.10.5

Доказать, что функция y(x)y(x) непрерывна в каждой точке своей области определения, если:

?
(1)

y=2x−1y = 2 x-1;

(2)

y=x2y = x^{2};

(3)

y=xy = \sqrt{x};

(4)

y=1/xy = 1 / x;

(5)

y=ax+b,a≠0y = a x+b, a \neq 0;

(6)

y=∣x∣y = \left|x\right|;

(7)

y=x3y = x^{3};

(8)

y=x3y = \sqrt[3]{x};

(9)

y=1/x2y = 1 / x^{2}.

Задача 1.10.6

Доказать, пользуясь неравенством ∣sin⁡x∣⩽∣x∣\left|\sin x\right| \leqslant \left|x\right|, непрерывность функции yy в каждой точке области определения, если:

?
(1)

y=sin⁡xy = \sin x;

(2)

y=cos⁡xy = \cos x;

(3)

y=sin⁡(ax+b)y = \sin (a x+b).

Задача 1.10.7

Сформулировать на "языке ε−δ\varepsilon -\delta " определение непрерывной:

?
(1)

слева;

(2)

справа в точке x0x_{0} функции; и записать его, используя символы ∃,∀\exists , \forall.

Задача 1.10.8

Доказать, что:

?
(1)

функция 1−x4\sqrt[4]{1-x} непрерывна в каждой точке x0<1x_{0} < 1 и непрерывна слева в точке x0=1x_{0} = 1;

(2)

функция xE[x]x \mathbb {E}\left[x\right] непрерывна справа в каждой точке x0=nx_{0} = n, n∈Zn \in \mathbb {Z}.

Задача 1.10.9

Доказать, пользуясь свойствами предела и результатами задач 5,6, непрерывность функции y(x)y(x) в каждой точке области определения, если:

?
(1)

y=2x−1x2+2y = \frac{2 x-1}{x^{2}+2}

(2)

y=tg⁡xy = \operatorname {tg} x

(3)

y=x2+2sin⁡xy = x^{2}+2 \sin x

(4)

y=xsin⁡2xy = \sqrt{x} \sin 2 x;

(5)

y=xn,n∈Ny = x^{n}, n \in \mathbb {N};

(6)

y=1/xn,n∈Ny = 1 / x^{n}, n \in \mathbb {N}.

Задача 1.10.10

Доказать, пользуясь монотонностью функции y=ax,x∈Ry = a^{x}, x \in \mathbb {R}, и тем, что lim⁡n→∞a1/n=1\lim_{n \rightarrow \infty } a^{1 / n} = 1 (см. § 8, пример 9 и задачу 60), непрерывность в каждой точке x∈Rx \in \mathbb {R} функции y=ax,x∈Ry = a^{x}, x \in \mathbb {R}.

?
Задача 1.10.11

Функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}, кроме самой точки x0x_{0}. Доопределить функцию ff, задав f(x0)f\left(x_{0}\right) так, чтобы получившаяся функция была непрерывна в точке x0x_{0}, если:

?
(1)

f(x)=x2−1x+1,x0=−1f(x) = \frac{x^{2}-1}{x+1}, x_{0} = -1;

(2)

f(x)=x3−1x2−1,x0=1f(x) = \frac{x^{3}-1}{x^{2}-1}, x_{0} = 1

(3)

f(x)=1+x−1x,x0=0f(x) = \frac{\sqrt{1+x}-1}{x}, x_{0} = 0;

(4)

f(x)=sin⁡xx,x0=0f(x) = \frac{\sin x}{x}, x_{0} = 0;

(5)

f(x)=xctg⁡x,x0=0f(x) = x \operatorname {ctg} x, x_{0} = 0;

(6)

y=1−cos⁡xx2,x0=0y = \frac{1-\cos x}{x^{2}}, x_{0} = 0.

Задача 1.10.12

Сформулировать определение непрерывной в точке функции, используя определение предела функции по Гейне (т. е. на языке последовательностей).

?
Задача 1.10.13

Доказать, что если функция непрерывна в точке, то она ограниченна в некоторой окрестности этой точки.

?
Задача 1.10.14

Пусть функция ff непрерывна в точке x0x_{0} и f(x0)≠0f\left(x_{0}\right) \neq 0. Доказать, что существуют число C>0C > 0 и окрестность точки x0x_{0} такие, что для любого xx из этой окрестности верно неравенство ∣f(x)∣⩾C\left|f(x)\right| \geqslant C.

?
Задача 1.10.15

Функция ff непрерывна в точке x0x_{0}, и в любой окрестности этой точки имеются как значения xx, в которых функция положительна, так и значения xx, в которых функция отрицательна. Найти f(x0)f\left(x_{0}\right).

?
Задача 1.10.16

Пусть функция определена в окрестности точки x0x_{0}. Сформулировать, используя символы ∃,∀\exists , \forall, утверждение, что функция не является непрерывной в точке x0x_{0}.

?
Задача 1.10.17

Доказать, что функция ff не является непрерывной в точке x0x_{0}; построить график этой функции, если:

?
(1)

f(x)={x+1,x>0,x2,x⩽0,x0=0;f(x) = \begin{cases} x+1, & x > 0, \\ x^{2}, & x \leqslant 0,\end{cases} \quad x_{0} = 0 ;

(2)

f(x)={1/x,x≠0,0,x=0,x0=0f(x) = \begin{cases} 1 / x, & x \neq 0, \\ 0, & x = 0,\end{cases} \quad x_{0} = 0

(3)

f(x)=sign⁡(x+1),x0=−1f(x) = \operatorname {sign}(x+1), x_{0} = -1;

(4)

f(x)={1/x2,x≠0,1,x=0,x0=0;f(x) = \begin{cases} 1 / x^{2}, & x \neq 0, \\ 1, & x = 0,\end{cases} \quad x_{0} = 0 ;

(5)

f(x)=E[x],x0=2f(x) = \mathbb {E}\left[x\right], x_{0} = 2.

Задача 1.10.18

Найти точки разрыва функции, установить их род, найти скачки функции в точках разрыва 1-го рода, построить график функции:

?
(1)

f(x)={1/(x−1),x<0,(x+1)2,0⩽x⩽2,1−x,2<x;f(x) = \begin{cases} 1/(x-1), & x < 0, \\ (x+1)^{2}, & 0 \leqslant x \leqslant 2, \\ 1-x, & 2 < x; \end{cases}

(2)

y=∣x+2∣x+2y = \dfrac {\left|x+2\right|}{x+2};

(3)

y=1x2−4y = \frac{1}{x^{2}-4};

(4)

y=∣x−1∣x2−x3y = \frac{\left|x-1\right|}{x^{2}-x^{3}};

(5)

y=x−E[x]y = x-\mathbb {E}\left[x\right];

(6)

y=1x−E[x]y = \frac{1}{x-\mathbb {E}\left[x\right]};

(7)

y=(x+1)2−(x−1)2x2−xy = \frac{(x+1)^{2}-(x-1)^{2}}{x^{2}-x};

(8)

y=2sign⁡(1−x)(sign⁡(x+1))2(x+1+(x−1)sign⁡x)y = \frac{2 \operatorname {sign}(1-x)}{(\operatorname {sign}(x+1))^{2}(x+1+(x-1) \operatorname {sign} x)};

(9)

y=1cos⁡xy = \frac{1}{\cos x};

(10)

y=xsin⁡xy = \frac{x}{\sin x}.

Задача 1.10.19

Установить, существует или не существует значение aa, при котором функция ff непрерывна в точке x0x_{0}, если:

?
(1)

f(x)={xsin⁡(1/x),x≠0,a,x=0,x0=0;f(x) = \begin{cases} x \sin (1 / x), & x \neq 0, \\ a, & x = 0, \quad x_{0} = 0 ;\end{cases}

(2)

f(x)={1+x1+x3,x≠−1,a,x=−1,x0=−1;f(x) = \begin{cases} \frac{1+x}{1+x^{3}}, & x \neq -1, \\ a, & x = -1,\end{cases} \quad x_{0} = -1 ;

(3)

f(x)={ax2+1,x≠0,x0=0;−x,x⩽0,f(x) = \begin{cases} a x^{2}+1, & x \neq 0, \quad x_{0} = 0 ; \\ -x, & x \leqslant 0,\end{cases}

(4)

f(x)={cos⁡x,x⩽0,a(x−1),x>0,x0=0.f(x) = \begin{cases} \cos x, & x \leqslant 0, \\ a(x-1), & x > 0, \quad x_{0} = 0.\end{cases}

Задача 1.10.20

Установить, существуют или не существуют значения aa и bb, при которых функция ff непрерывна на своей области определения, если:

?
(1)

f(x)={(x−1)3,x⩽0ax+b,0<x<1x,x⩾1f(x) = \begin{cases} (x-1)^{3}, & x \leqslant 0 \\ a x+b, & 0 < x < 1 \\ \sqrt{x}, & x \geqslant 1\end{cases}

(2)

f(x)={x,∣x∣⩽0,x2+ax+b,∣x∣>1f(x) = \begin{cases} x, & \left|x\right| \leqslant 0, \\ x^{2}+a x+b, & \left|x\right| > 1\end{cases}

(3)

f(x)={(x−1)2x2−1,∣x∣≠1a,x=−1b,x=1f(x) = \begin{cases} \frac{(x-1)^{2}}{x^{2}-1}, & \left|x\right| \neq 1 \\ a, & x = -1 \\ b, & x = 1\end{cases}

(4)

f(x)={xcos⁡(x/2)sin⁡x,x∈[−π2;3π2],x≠0,x≠π,a,x=0,b,x=π.f(x) = \begin{cases} \frac{x \cos (x / 2)}{\sin x}, & x \in \left[-\frac{\pi }{2} ; \frac{3 \pi }{2}\right], x \neq 0, \quad x \neq \pi , \\ a, & x = 0, \\ b, & x = \pi .\end{cases}

Задача 1.10.21

Доказать, что если функция монотонна, то всякая ее точка разрыва является точкой разрыва 1-го рода.

?
Задача 1.10.22

Доказать, что функция

f(x)={1, если x — рациональное число, 0, если x — иррациональное число,  f(x) = \begin{cases} 1, & \text{ если } & x \text{ — рациональное число, } \\ 0, & \text{ если } & x \text{ — иррациональное число, } \end{cases}

разрывна в каждой точке.

?
Задача 1.10.23

Доказать, что функция

f(x)={x, если x — рациональное число, 0, если x — иррациональное число  f(x) = \begin{cases} x, & \text{ если } & x \text{ — рациональное число, } \\ 0, & \text{ если } & x \text{ — иррациональное число } \end{cases}

непрерывна в точке x=0x = 0 и разрывна в остальных точках.

?
Задача 1.10.24

Доказать непрерывность функции в каждой точке ее области определения:

?
(1)

y=3x5+1/x3y = 3 x^{5}+1 / x^{3}

(2)

y=sh⁡xy = \operatorname {sh} x

(3)

y=x2−6x33y = \sqrt[3]{x^{2}-6 x^{3}}

(4)

y=sin⁡x2x4+2x2y = \frac{\sin x^{2}}{x^{4}+2 x^{2}};

(5)

y=cos⁡(x−1−x2)y = \cos \left(x-\sqrt{1-x^{2}}\right);

(6)

y=xe(sin⁡x)/xy = x e^{(\sin x) / x}.

Задача 1.10.25

Исследовать на непрерывность функции f(g(x))f(g(x)) и g(f(x))g(f(x)) в точках, где определены эти композиции, если:

?
(1)

f(x)=sign⁡x,g(x)=1+x2f(x) = \operatorname {sign} x, g(x) = 1+x^{2};

(2)

f(x)=sign⁡x,g(x)=x3−xf(x) = \operatorname {sign} x, g(x) = x^{3}-x;

(3)

f(x)=sign⁡(x−1),g(x)=sign⁡(x+1)f(x) = \operatorname {sign}(x-1), g(x) = \operatorname {sign}(x+1);

(4)

f(x)=sign⁡x,g(x)=1+x−E[x]f(x) = \operatorname {sign} x, g(x) = 1+x-\mathbb {E}\left[x\right].

Задача 1.10.26

Доказать, что многочлен — непрерывная в каждой точке функция.

?
Задача 1.10.27

Доказать, что функция y=P(x)Q(x)y = \frac{P(x)}{Q(x)}, где PP и QQ — ненулевые многочлены, непрерывна в каждой точке x0x_{0}, где Q(x0)≠0Q\left(x_{0}\right) \neq 0.

?
Задача 1.10.28
?
(1)

Функция ff непрерывна в точке x0x_{0}, а функция gg разрывна в точке x0x_{0}. Доказать, что функция f+gf+g разрывна в этой точке.

(2)

Привести пример разрывных в точке x0x_{0} функций ff и gg, сумма которых: а) разрывна в точке x0x_{0}; б) непрерывна в точке x0x_{0}.

Задача 1.10.29
?
(1)

Привести пример непрерывной в точке x0x_{0} функции ff и разрывной в точке x0x_{0} функции gg, произведение которых: a) разрывно в точке x0x_{0}; б) непрерывно в точке x0x_{0}.

(2)

Привести пример разрывных в точке x0x_{0} функции ff и gg, произведение которых: а) разрывно в точке x0x_{0}, б) непрерывно в точке x0x_{0}.

Задача 1.10.30

Привести пример непрерывных в точке x0x_{0} функций ff и gg, частное f/gf / g которых разрывно в точке x0x_{0}.

?
Задача 1.10.31

Доказать правило замены переменной для пределов непрерывных функций: пусть функция y=g(x)y = g(x) непрерывна в точке x0x_{0}, а функция f(y)f(y) непрерывна в точке y0=g(x0)y_{0} = g\left(x_{0}\right), тогда

lim⁡x→x0f(g(x))=lim⁡y→y0f(y) \lim _{x \rightarrow x_{0}} f(g(x)) = \lim _{y \rightarrow y_{0}} f(y)
?
Задача 1.10.32

Доказать перестановочность знака предела и знака непрерывной функции: пусть для функции y=g(x)y = g(x) существует предел lim⁡x→x0g(x)=y0\lim_{x \rightarrow x_{0}} g(x) = y_{0}, а функция f(y)f(y) непрерывна в точке y0y_{0}; тогда в некоторой окрестности точки x0x_{0}, исключая, быть может, саму эту точку, определена композиция f(g(x))f(g(x)) и существует

lim⁡x→x0f(g(x))=f(lim⁡x→x0g(x))=f(y0) \lim _{x \rightarrow x_{0}} f(g(x)) = f\left(\lim _{x \rightarrow x_{0}} g(x)\right) = f\left(y_{0}\right)
?
Задача 1.10.33

Исходн из непрерывности показательной функции доказать непрерывность гиперболических функций:

?
(1)

y=ch⁡xy = \operatorname {ch} x

(2)

y=th⁡xy = \operatorname {th} x

(3)

y=cth⁡xy = \operatorname {cth} x.

Задача 1.10.34

Исходя из непрерывности показательной функции доказать непрерывность логарифмической функции y=log⁡ax,a>0,a≠1y = \log_{a} x, a > 0, a \neq 1.

?
Задача 1.10.35

Исходн из непрерывности тригонометрических функций доказать непрерывность обратных тригонометрических функций:

?
(1)

y=arcsin⁡xy = \arcsin x

(2)

y=arccos⁡xy = \arccos x;

(3)

y=arctg⁡xy = \operatorname {arctg} x;

(4)

y=arcctg⁡xy = \operatorname {arcctg} x.

Задача 1.10.36

Исходя из непрерывности показательной функции доказать непрерывность степенной функции y=xμ(x>0,μ∈R)y = x^{\mu }(x > 0, \mu \in \mathbb {R}).

?
Задача 1.10.37

Доказать, что если y=f(x)y = f(x) — непрерывная функция, то непрерывны и функции y=∣f(x)∣,y=f(∣x∣)y = \left|f(x)\right|, y = f(\left|x\right|).

?
Задача 1.10.38

Пусть ff — непрерывная на промежутке XX функция. Доказать, что функции

f+(x)={f(x), если f(x)>0,0, если f(x)⩽0,f−(x)={0, если f(x)⩾0,f(x), если f(x)<0,f_{+}(x) = \begin{cases} f(x), & \text{ если } f(x) > 0, \\ 0, & \text{ если } f(x) \leqslant 0,\end{cases} \quad f_{-}(x) = \begin{cases} 0, & \text{ если } f(x) \geqslant 0, \\ f(x), & \text{ если } f(x) < 0,\end{cases} непрерывны на промежутке XX.

?
Задача 1.10.39

Привести пример функции, непрерывной на каждом из промежутков X1X_{1} и X2X_{2}, но не являющейся непрерывной на множестве X1∪X2X_{1} \cup X_{2}.

?
Задача 1.10.40

Привести пример непрерывной на интервале функции:

?
(1)

неограниченной на этом интервале;

(2)

ограниченной на этом интервале, но не достигающей ни своей верхней, ни нижней грани.

Задача 1.10.41
?
(1)

Функция ff определена и непрерывна на отрезке [a;b][a ; b], и все ее значения положительны. Доказать, что существует число μ>0\mu > 0 такое, что f(x)⩾μf(x) \geqslant \mu для любого x∈[a;b]x \in [a ; b].

(2)

Привести пример функции ff, непрерывной на интервале (a;b)(a ; b), принимающей лишь положительные значения и такой, что для любого μ>0\mu > 0 найдется значение f(x)<μ,x∈(a;b)f(x) < \mu , x \in (a ; b).

(3)

Привести пример функции ff, определенной на отрезке [a;b][a ; b], принимающей лишь положительные значения и такой, что для любого μ>0\mu > 0 найдется значение функции f(x)<μ,x∈(a;b)f(x) < \mu , x \in (a ; b).

Задача 1.10.42

Функция ff непрерывна на интервале (a;b)(a ; b),

m=inf⁡(a,b)f,M=sup⁡(a,b)f m = \inf _{(a, b)} f, \quad M = \sup _{(a, b)} f

Доказать, что для любого y∈(m;M)y \in (m ; M) существует x∈(a;b)x \in (a ; b), такое, что f(x)=yf(x) = y.

?
Задача 1.10.43

Доказать, что если функция определена и непрерывна на отрезке, то множество ее значений — отрезок.

?
Задача 1.10.44

Привести пример разрывной функции, определенной на отрезке и имеющей в качестве множества значений отрезок.

?
Задача 1.10.45

Привести пример непрерывной функции, которая принимает значения, равные 1 и 3, но не принимает значения 2.

?
Задача 1.10.46

Пусть функция определена и монотонна на промежутке и множество ее значений — промежуток. Доказать, что эта функция непрерывна.

?
Задача 1.10.47

Доказать, что уравнение x5−3x=1x^{5}-3 x = 1 :

?
(1)

имеет хотя бы один корень на (1;2)(1 ; 2);

(2)

имеет не менее трех корней на R\mathbb {R}.

Задача 1.10.48

Доказать, что:

?
(1)

любой многочлен нечетной степени имеет хотя бы один действительный корень;

(2)

если многочлен четной степени принимает хотя бы одно значение, противоположное по знаку коэффициенту старшего члена, то он имеет не менее двух действительных корней.

Задача 1.10.49

Доказать, что уравнение x=y−εsin⁡yx = y-\varepsilon \sin y, где 0<ε⩽10 < \varepsilon \leqslant 1, задает одну непрерывную функцию y=f(x)y = f(x).

?
Задача 1.10.50

Доказать, что разрывная функция y=e∣x∣sign⁡xy = e^{\left|x\right|} \operatorname {sign} x имеет непрерывную обратную.

?
Задача 1.10.51

Доказать, что данная система уравнений определяет непрерывную функцию y(x)y(x) или x(y)x(y); построить график этой функции:

?
(1)

x=arctg⁡t,y=11+t2x = \operatorname {arctg} t, y = \frac{1}{1+t^{2}};

(2)

x=ch⁡t,y=sh⁡tx = \operatorname {ch} t, y = \operatorname {sh} t;

(3)

x=ln⁡(1+e−t),y=ln⁡(1+et)x = \ln \left(1+e^{-t}\right), y = \ln \left(1+e^{t}\right).

Задача 1.10.52

Доказать, что система уравнений

x=(t2+1)/2t,y=(t2−1)/2t x = \left(t^{2}+1\right) / 2 t, \quad y = \left(t^{2}-1\right) / 2 t

определяет две непрерывные на R\mathbb {R} функции x(y)x(y) и четыре непрерывные на множестве {x:∣x∣⩾1}\left\{ x:\left|x\right| \geqslant 1\right\} функции y(x)y(x).

?
Задача 1.10.53

Пусть функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}. Будет ли функцин ff непрерывной в точке x0x_{0}, если:

?
(1)

∃ε>0∃δ>0∀x(∣x−x0∣<δ⇒∣f(x)−f(x0)∣<ε)\exists \varepsilon > 0 \quad \exists \delta > 0 \quad \forall x \quad \left(\left|x-x_{0}\right| < \delta \Rightarrow \left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon \right);

(2)

∀δ>0∃ε>0∀x(∣x−x0∣<δ⇒∣f(x)−f(x0)∣<ε)\forall \delta > 0 \quad \exists \varepsilon > 0 \quad \forall x \quad \left(\left|x-x_{0}\right| < \delta \Rightarrow \left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon \right);

(3)

∀ε>0∃δ>0∀x(∣f(x)−f(x0)∣<ε⇒∣x−x0∣<δ)\forall \varepsilon > 0 \exists \delta > 0 \forall x \quad \left(\left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon \Rightarrow \left|x-x_{0}\right| < \delta \right);

(4)

∀δ>0∃ε>0∀x(∣f(x)−f(x0)∣<ε⇒∣x−x0∣<δ)\forall \delta > 0 \quad \exists \varepsilon > 0 \quad \forall x \quad \left(\left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon \Rightarrow \left|x-x_{0}\right| < \delta \right);

(5)

∃ε>0∀δ>0∀x(∣x−x0∣<δ⇒∣f(x)−f(x0)∣<ε)\exists \varepsilon > 0 \forall \delta > 0 \forall x \quad \left(\left|x-x_{0}\right| < \delta \Rightarrow \left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon \right)?

Задача 1.10.54

Функция ff определена в окрестности точки x0x_{0}, и существует последовательность {εn}\left\{ \varepsilon_{n}\right\} такая, что εn>0,n∈N,lim⁡n→∞εn=0\varepsilon_{n} > 0, n \in \mathbb {N}, \lim_{n \rightarrow \infty } \varepsilon_{n} = 0 и для каждого εn\varepsilon_{n} существует δn>0\delta_{n} > 0 такое, что если x∈D(f)x \in D(f) и ∣x−x0∣<δn\left|x-x_{0}\right| < \delta_{n}, то ∣f(x)−f(x0)∣<εn\left|f(x)-f\left(x_{0}\right)\right| < \varepsilon_{n}. Доказать, что функция ff непрерывна в точке x0x_{0}.

?
Задача 1.10.55

Функция ff непрерывна в точке x0x_{0}. Пусть

S(δ)=sup⁡(x0−δ,x0+δ)f,s(δ)=inf⁡(x0−δ,x0+δ)f S(\delta ) = \sup _{\left(x_{0}-\delta , x_{0}+\delta \right)} f, \quad s(\delta ) = \inf _{\left(x_{0}-\delta , x_{0}+\delta \right)} f

Доказать, что lim⁡δ→0(S(δ)−s(δ))=0\lim_{\delta \rightarrow 0}(S(\delta )-s(\delta )) = 0.

?
Задача 1.10.56

Указать множество точек, в которых непрерывна функция, найти ее точки разрыва, установить их род, нарисовать график функции:

?
(1)

y={x2+2,x⩽0x−1,x>0y = \begin{cases} x^{2}+2, & x \leqslant 0 \\ x-1, & x > 0 \end{cases}

(2)

y={1−x3,x<0(x−1)3,0⩽x⩽2,4−x,2<xy = \begin{cases} 1-x^{3}, & x < 0 \\ (x-1)^{3}, & 0 \leqslant x \leqslant 2, \\ 4-x, & 2 < x\end{cases}

(3)

y={−1/x,x<05x−x2,x⩾0y = \begin{cases} -1 / x, & x < 0 \\ 5 x-x^{2}, & x \geqslant 0\end{cases}

(4)

y={−x,x⩽−12/(x−1),x>−1y = \begin{cases} -x, & x \leqslant -1 \\ 2 /(x-1), & x > -1\end{cases}

(5)

y={2x,−1⩽x<11,x=1x−1,1<x⩽∞y = \begin{cases} 2^{x}, & -1 \leqslant x < 1 \\ 1, & x = 1 \\ x-1, & 1 < x \leqslant \infty \end{cases}

(6)

y={cos⁡x,−π/2⩽x<π/41,x=π/4x2−π2/16,π/4<x⩽πy = \begin{cases} \cos x, & -\pi / 2 \leqslant x < \pi / 4 \\ 1, & x = \pi / 4 \\ x^{2}-\pi^{2} / 16, & \pi / 4 < x \leqslant \pi \end{cases}

Задача 1.10.57

Найти точки разрыва функции, установить их род, доопределить функцию по непрерывности в точках устранимого разрыва.

?
(1)

y=xx2+x−6y = \frac{x}{x^{2}+x-6};

(2)

y=1x3−3x2−4xy = \frac{1}{x^{3}-3 x^{2}-4 x};

(3)

y=1x2−1y = \frac{1}{\sqrt{x^{2}-1}};

(4)

y=1+x1+x3y = \frac{1+x}{1+x^{3}}

(5)

y=1/x−1/(x+1)1/(x−1)−1/xy = \frac{1 / x-1 /(x+1)}{1 /(x-1)-1 / x}

(6)

y=2x−12x2+3x−2y = \frac{2 x-1}{2 x^{2}+3 x-2}

(7)

y=1−xx2−1y = \frac{1-\sqrt{x}}{x^{2}-1}.

Задача 1.10.58

Найти точки разрыва функции, установить их род, доопределить функцию по непрерывности в точках устранимого разрыва.

?
(1)

y=xcos⁡xy = \frac{x}{\cos x};

(2)

y=(sin⁡x)sin⁡1xy = (\sin x) \sin \frac{1}{x}

(3)

y=arcsin⁡xsin⁡2xy = \frac{\arcsin x}{\sin 2 x}

(4)

y=cos⁡(πx/2)x3−x2y = \frac{\cos (\pi x / 2)}{x^{3}-x^{2}};

(5)

y=sin⁡3xsin⁡2xy = \frac{\sin 3 x}{\sin 2 x}.

Задача 1.10.59

Найти точки разрыва функции, установить их род, доопределить функцию по непрерывности в точках устранимого разрыва.

?
(1)

y=21−2xy = \frac{2}{1-2^{x}};

(2)

y=1lg⁡xy = \frac{1}{\lg x};

(3)

y=lg⁡(x2+3x)y = \lg \left(x^{2}+3 x\right);

(4)

y=lg⁡(x−1)2y = \lg (x-1)^{2};

(5)

y=21/xy = 2^{1 / x};

(6)

y=1ln⁡∣x−1∣y = \frac{1}{\ln \left|x-1\right|}

(7)

y=3x/(1−x2)y = 3^{x /\left(1-x^{2}\right)};

(8)

y=e−1/∣x∣y = e^{-1 /\left|x\right|}

(9)

y=ln⁡ln⁡(1+x2)y = \ln \ln \left(1+x^{2}\right).

Задача 1.10.60

Найти точки разрыва функции, установить их род, найти скачки в точках разрыва 1-го рода:

?
(1)

y=sign⁡(x2−2x−3)y = \operatorname {sign}\left(x^{2}-2 x-3\right)

(2)

y=sign⁡cos⁡xy = \operatorname {sign} \cos x

(3)

y=(−1)E[x]y = (-1)^{\mathbb {E}\left[x\right]}

(4)

y=(−1)E(1/x)y = (-1)^{E(1 / x)};

(5)

y=arcsin⁡(1/x)y = \arcsin (1 / x);

(6)

y=arctg⁡(1/x)y = \operatorname {arctg}(1 / x);

(7)

y=arcctg⁡(1x2)y = \operatorname {arcctg}\left(\frac{1}{x^{2}}\right);

(8)

y=x+1arctg⁡(1/x)y = \frac{x+1}{\operatorname {arctg}(1 / x)}

(9)

y=∣x∣arctg⁡xy = \frac{\left|x\right|}{\operatorname {arctg} x}

(10)

y=11+21/(x−1)y = \frac{1}{1+2^{1 /(x-1)}};

(11)

y=31/x+21/x31/x−21/xy = \frac{3^{1 / x}+2^{1 / x}}{3^{1 / x}-2^{1 / x}}

(12)

y=1xln⁡1+x1−xy = \frac{1}{x} \ln \frac{1+x}{1-x}.

Задача 1.10.61

Доказать, что функция непрерывна в каждой точке своей области определения:

?
(1)

y=sin⁡(x−lg⁡(x−1))y = \sin (x-\lg (\sqrt{x}-1))

(2)

y=x2−4ctg⁡x32tg⁡(π/x)y = \sqrt[3]{x^{2}-4 \operatorname {ctg} x} 2^{\operatorname {tg}(\pi / x)};

(3)

y=x−5/3−cos⁡xtg⁡arcsin⁡∣x∣y = \frac{x^{-5 / 3}-\cos \sqrt{x}}{\operatorname {tg} \arcsin \left|x\right|}.

Задача 1.10.62

Найти значение aa, при котором функция y(x)y(x) будет непрерывна, если:

?
(1)

y={(1+x)n−1x,x≠0,n∈N,a,x=0;y = \begin{cases} \frac{(1+x)^{n}-1}{x}, & x \neq 0, \quad n \in \mathbb {N}, \\ a, & x = 0 ;\end{cases}

(2)

y={xctg⁡2x,x≠0,∣x∣<π/2,a,x=0;y = \begin{cases} x \operatorname {ctg} 2 x, & x \neq 0, \quad \left|x\right| < \pi / 2, \\ a, & x = 0 ;\end{cases}

(3)

y={(π+2x)tg⁡x,−π<x<π/2,x≠−π/2,a,x=−π/2y = \begin{cases} (\pi +2 x) \operatorname {tg} x, & -\pi < x < \pi / 2, \quad x \neq -\pi / 2, \\ a, & x = -\pi / 2\end{cases}

(4)

y={(arcsin⁡x)ctg⁡x,x≠0,a,x=0,y = \begin{cases} (\arcsin x) \operatorname {ctg} x, & x \neq 0, \\ a, & x = 0,\end{cases}

(5)

y={cx−1x,x≠0,a,x=0,c>0y = \begin{cases} \frac{c^{x}-1}{x}, & x \neq 0, \\ a, & x = 0, \quad c > 0\end{cases}

(6)

y={xln⁡(1+2x),x≠0,a,x=0;y = \begin{cases} \frac{x}{\ln (1+2 x)}, & x \neq 0, \\ a, & x = 0 ;\end{cases}

(7)

y={sh⁡xx,x≠0,a,x=0y = \begin{cases} \frac{\operatorname {sh} x}{x}, & x \neq 0, \\ a, & x = 0\end{cases}

(8)

y={xln⁡x2,x≠0a,x=0y = \begin{cases} x \ln x^{2}, & x \neq 0 \\ a, & x = 0\end{cases}

(9)

y={e−1/x2,x≠0a,x=0y = \begin{cases} e^{-1 / x^{2},} & x \neq 0 \\ a, & x = 0\end{cases}

(10)

y={(1+x)1/x,x≠0,a,x=0.y = \begin{cases} (1+x)^{1 / x}, & x \neq 0, \\ a, & x = 0.\end{cases}

Задача 1.10.63

Выяснить, можно ли доопределить функцию в точке разрыва x0x_{0} так, чтобы она стала непрерывной в этой точке, если:

?
(1)

y=1x+1∣x∣,x0=0y = \frac{1}{x}+\frac{1}{\left|x\right|}, x_{0} = 0

(2)

y=2−21/(1−x),x0=1y = 2^{-2^{1 /(1-x)}}, x_{0} = 1;

(3)

y=1xe−1/x2,x0=0y = \frac{1}{x} e^{-1 / x^{2}}, x_{0} = 0;

(4)

y=th⁡(x−1)x2−1,x0=1y = \frac{\operatorname {th}(\sqrt{x}-1)}{x^{2}-1}, x_{0} = 1;

(5)

y=2−E(1/x),x0=0y = 2^{-E(1 / x)}, x_{0} = 0.

Задача 1.10.64

Исследовать на непрерывность и построить график функции ff, если:

?
(1)

f(x)=lim⁡n→∞x2n−1x2n+1f(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \frac{x^{2 n}-1}{x^{2 n}+1};

(2)

f(x)=lim⁡n→∞11+x2n+1f(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \frac{1}{1+x^{2 n+1}}

(3)

f(x)=lim⁡n→∞cos⁡nxf(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \cos^{n} x

(4)

f(x)=lim⁡n→∞x1+(2sin⁡x)2nf(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \frac{x}{1+(2 \sin x)^{2 n}}

(5)

f(x)=lim⁡n→∞nx−n−xnx+n−xf(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \frac{n^{x}-n^{-x}}{n^{x}+n^{-x}}

(6)

f(x)=lim⁡n→∞x+enx1+xenxf(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \frac{x+e^{n x}}{1+x e^{n x}}

(7)

f(x)=lim⁡n→∞1+x2nnf(x) = \lim_{n \rightarrow \infty } \sqrt[n]{1+x^{2 n}};

(8)

f(x)=lim⁡n→∞(xarctg⁡(nctg⁡x))f(x) = \lim_{n \rightarrow \infty }(x \operatorname {arctg}(n \operatorname {ctg} x));

(9)

f(x)=lim⁡t→+∞ln⁡(1+ext)ln⁡(1+et)f(x) = \lim_{t \rightarrow +\infty } \frac{\ln \left(1+e^{x t}\right)}{\ln \left(1+e^{t}\right)};

(10)

f(x)=lim⁡t→+∞(1+x)tg⁡xtf(x) = \lim_{t \rightarrow +\infty }(1+x) \operatorname {tg} x t.

Задача 1.10.65

В каких точках непрерывна функция

y(x)={x2−1,x− иррациональное число, 0,x− рациональное число?  y(x) = \begin{cases} x^{2}-1, & x-\text{ иррациональное число, } \\ 0, & x-\text{ рациональное число? }\end{cases}
?
Задача 1.10.66

Пусть

y(x)={0,x− иррациональное число, 1/q,x=p/q,p∈Z,q∈N y(x) = \begin{cases} 0, & x-\text{ иррациональное число, } \\ 1 / q, & x = p / q, \quad p \in \mathbb {Z}, \quad q \in \mathbb {N}\end{cases}

где p/qp / q — несократимая дробь (эту функцию называют функцией Римана).

Доказать, что:

?
(1)

эта функция непрерывна в каждой иррациональной точке;

(2)

каждая рациональная точка является для данной функции точкой разрыва 1-го рода.

Задача 1.10.67

Исследовать на непрерывность функцию

y(x)={∣x∣,x− иррациональное число, qx/(q+1),x=p/q,p∈Z,q∈N y(x) = \begin{cases} \left|x\right|, & x-\text{ иррациональное число, } \\ q x /(q+1), & x = p / q, \quad p \in \mathbb {Z}, \quad q \in \mathbb {N}\end{cases}

где p/qp / q — несократимая дробь.

?
Задача 1.10.68

Исследовать на непрерывность композиции f∘gf \circ g и g∘fg \circ f, если

y(x)={x,x — рациональное число, 2−x,x− иррациональное число.  y(x) = \begin{cases} x, & x \text{ — рациональное число, } \\ 2-x, & x-\text{ иррациональное число. }\end{cases}
?
Задача 1.10.69

Функция ff возрастает на отрезке [a;b][a ; b] и разрывна в точке x0∈[a;b]x_{0} \in [a ; b]. Функция g(x)g(x) монотонна на отрезке [f(a);f(b)][f(a) ; f(b)].

?
(1)

Привести пример таких функции ff и gg, что g(f(x))g(f(x)) непрерывна в x0x_{0}.

(2)

Доказать, что если g(x)g(x) строго монотонна в окрестности точки f(x0)f\left(x_{0}\right), то g(f(x))g(f(x)) разрывна в точке x0x_{0}.

Задача 1.10.70

Функция ff непрерывна на отрезке [a;b][a ; b]. Доказать, что:

?
(1)

inf⁡(a;b)f=inf⁡[a;b]f\inf_{(a ; b)} f = \inf_{[a ; b]} f;

(2)

sup⁡(a;b)f=sup⁡[a,b]f\sup_{(a ; b)} f = \sup_{[a, b]} f.

Задача 1.10.71

Функция ff непрерывна на отрезке [a;b][a ; b]. Доказать, что функции m(x)m(x) и M(x)M(x) непрерывны на [a;b][a ; b], если:

?
(1)

m(x)=min⁡[a;x]fm(x) = \min_{[a ; x]} f;

(2)

M(x)=max⁡[a;x]fM(x) = \max_{[a ; x]} f.

Задача 1.10.72

Функция ff непрерывна на промежутке [a;b)[a ; b). Доказать, что функции m(x)m(x) и M(x)M(x) непрерывны на (a,b)(a, b), если:

?
(1)

m(x)=inf⁡[a;x)fm(x) = \inf_{[a ; x)} f;

(2)

M(x)=sup⁡[a;x)fM(x) = \sup_{[a ; x)} f.

Задача 1.10.73

Функция ff определена и ограниченна на отрезке [a;b][a ; b]. Доказать, что функции

m(x)=inf⁡[a;x]f и M(x)=sup⁡[a,x)f m(x) = \inf _{[a ; x]} f \quad \text{ и } \quad M(x) = \sup _{[a, x)} f

непрерывны слева в каждой точке x∈(a;b]x \in (a ; b].

?
Задача 1.10.74

Пусть ff и gg — непрерывные.на XX функции. Доказать, что функции M(x)M(x) и m(x)m(x) также непрерывны на XX, если:

?
(1)

M(x)=max⁡{f(x),g(x)}M(x) = \max \left\{ f(x), g(x)\right\};

(2)

m(x)=min⁡{f(x),g(x)}m(x) = \min \left\{ f(x), g(x)\right\}.

Задача 1.10.75
?
(1)

Пусть ff — непрерывная на XX функция, a,b∈R,a<ba, b \in \mathbb {R}, a < b. Доказать, что функция

f(a;b;x)={f(x), если a⩽f(x)⩽b,a, если f(x)<ab, если f(x)>b f(a ; b ; x) = \begin{cases} f(x), & \text{ если } & a \leqslant f(x) \leqslant b, \\ a, & \text{ если } & f(x) < a \\ b, & \text{ если } & f(x) > b \end{cases}

также непрерывна на XX.

(2)

Пусть функция ff определена на R\mathbb {R}. Доказать, что для того, чтобы ff была непрерывна на R\mathbb {R}, необходимо и достаточно, чтобы для любого a>0a > 0 функция f(−a;a;x)f(-a ; a ; x), определенная в 1)), была непрерывна на R\mathbb {R}.

Задача 1.10.76

Функция ff непрерывна на [a;+∞)[a ;+\infty ), и существует конечный lim⁡x→+∞f(x)\lim_{x \rightarrow +\infty } f(x). Доказать, что ff ограниченна на [a;+∞)[a ;+\infty ).

?
Задача 1.10.77

Функция ff непрерывна на интервале (a;b)(a ; b) (конечном или бесконечном), и существуют конечные lim⁡x→a+0f(x)\lim_{x \rightarrow a+0} f(x) и lim⁡x→b−0f(x)\lim_{x \rightarrow b-0} f(x). Доказать, что функция ff ограниченна на (a;b)(a ; b).

?
Задача 1.10.78
?
(1)

Доказать, что функция

y={(x+1)2−(1/∣x∣+1/x),x≠0,∣x∣⩽20,x=0 y = \begin{cases} (x+1) 2^{-(1 /\left|x\right|+1 / x)}, & x \neq 0, \quad \left|x\right| \leqslant 2 \\ 0, & x = 0\end{cases}

принимает все значения между f(−2)f(-2) и f(2)f(2), но разрывна. Построить график этой функции.

(2)

Доказать, что функция

f(x)={sin⁡(1/x),x≠0−1,x=0 f(x) = \begin{cases} \sin (1 / x), & x \neq 0 \\ -1, & x = 0\end{cases}

принимает на любом отрезке [0;a][0 ; a] все промежуточные значения между f(0)f(0) и f(a)f(a), но не является непрерывной на [0;a][0 ; a].

Задача 1.10.79

Функция ff определена на отрезке [a;b][a ; b] и обладает следующим свойством: для любых x1,x2∈[a;b]x_{1}, x_{2} \in [a ; b] и для любого числа CC, лежащего между f(x1)f\left(x_{1}\right) и f(x2)f\left(x_{2}\right), существует точка ξ∈(x1;x2)\xi \in \left(x_{1} ; x_{2}\right) такая, что f(ξ)=Cf(\xi ) = C.

?
(1)

Указать функцию, обладающую таким свойством, но не являющуюся непрерывной на [a;b][a ; b].

(2)

Доказать, что функция, обладающая указанным свойством, не может иметь точек разрыва 1 -го рода.

Задача 1.10.80

Доказать, что если функция определена и непрерывна на промежутке, то множество ее значений — промежуток (т. е. отрезок, или интервал, или полуинтервал).

?
Задача 1.10.81

Привести пример функции, непрерывной на интервале, множеством значений которой является:

?
(1)

отрезок;

(2)

интервал;

(3)

полуинтервал.

Задача 1.10.82

Пусть функция, определенная на отрезке [a;b][a ; b], непрерывна и обратима. Доказать, что эта функция строго монотонна на [a;b][a ; b].

?
Задача 1.10.83

Доказать, что если функция определена и строго монотонна на промежутке, то ее обратная функция непрерывна.

?
Задача 1.10.84

Привести пример функции ff, непрерывной в точке x0x_{0}, имеющей обратную функцию, разрывную в точке y0=f(x0)y_{0} = f\left(x_{0}\right).

?
Задача 1.10.85

Привести пример непрерывной, строго возрастающей функции, обратная к которой разрывна.

?
Задача 1.10.86

Доказать, что ограниченная, выпуклая (см. задачу 237,§7237, \S 7) на интервале функция непрерывна на этом интервале.

?
Задача 1.10.87

Доказать, что данная система уравнений определяет непрерывную функцию y(x)y(x) или x(y)x(y) :

?
(1)

x=t−1t,y=t+1tx = \frac{t-1}{\sqrt{t}}, y = \frac{t+1}{\sqrt{t}}

(2)

x=14(t−4)et,y=tetx = \frac{1}{4}(t-4) e^{t}, y = \sqrt{t} e^{t}

(3)

x=t3t2+1,y=tt4+1x = \frac{t^{3}}{t^{2}+1}, y = \frac{t}{t^{4}+1}.

Задача 1.10.88

Привести пример такой системы уравнений

x=φ(t),y=ψ(t) x = \varphi (t), \quad y = \psi (t)

в которой функции φ\varphi и ψ\psi необратимы, но которая определяет единственную непрерывную функцию y(x)y(x).

?
Задача 1.10.89

Функция ff непрерывна на интервале (a;b)(a ; b). Доказать, что для любых чисел x1<x2<…<xnx_{1} < x_{2} < \ldots < x_{n} из (a;b)(a ; b) и любых чисел

αi⩾0,∑i=1nαi=1 \alpha _{i} \geqslant 0, \quad \sum _{i = 1}^{n} \alpha _{i} = 1

найдется число ξ,x1⩽ξ⩽xn\xi , x_{1} \leqslant \xi \leqslant x_{n}, такое, что f(ξ)=∑i=1nαif(xi)f(\xi ) = \sum_{i = 1}^{n} \alpha_{i} f\left(x_{i}\right).

?
Задача 1.10.90

Функция ff определена на отрезке [a;b][a ; b]. Для любого отрезка [c;d],a<c<d<b[c ; d], a < c < d < b, множество значений f(x),x∈[c;d]f(x), x \in [c ; d], является отрезком. Следует ли отсюда непрерывность функции ff на [a;b][a ; b]?

?
Задача 1.10.91

Функция ff непрерывна и ограниченна на интервале (a;+∞)(a ;+\infty ) и не имеет предела при xx, стремящемся к +∞+\infty. Доказать, что найдется число aa, для которого уравнение f(x)=af(x) = a имеет бесконечно много решений.

?
Задача 1.10.92

Функция ff непрерывна на интервале (a;b),l=lim‾⁡x→bf(x),L=lim‾⁡x→b нение f(x),L>l(a ; b), l = \varliminf_{x \rightarrow b} f(x), L = \varlimsup_{\substack {x \rightarrow b \\ \text{ нение }}} f(x), L > l. Доказать, что для любого числа C,l<C<LC, l < C < L, урав-

f(x)=C f(x) = C

в любой окрестности bb имеет бесконечно много решений.

?
Задача 1.10.93

Функция ff непрерывна и ограничена на промежутке [a;+∞)[a ;+\infty ). Доказать, что для любого числа TT найдется последовательность {xn}\left\{ x_{n}\right\} такая, что lim⁡n→∞xn=+∞\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = +\infty и

lim⁡n→∞(f(xn+T)−f(xn))=0 \lim _{n \rightarrow \infty }\left(f\left(x_{n}+T\right)-f\left(x_{n}\right)\right) = 0
?
Задача 1.10.94

Множество A∈RA \in \mathbb {R} называют открытым, если каждая точка из AA имеет окрестность, принадлежащую AA. Точку x0x_{0} называют точкой прикосновения множества AA, если в любой окрестности x0x_{0} имеется хотя бы одна точка из AA. Множество называют замкнутым, если оно содержит все свои точки прикосновения. Множество всех точек прикосновения множества AA называют замыканием AA и обозначают Aˉ\bar{A}.

Функция ff непрерывна на отрезке [a;b][a ; b], число CC заключено между f(a)f(a) и f(b),f(a)≠f(b)f(b), f(a) \neq f(b).

Доказать, что:

?
(1)

открыто каждое из множеств: а) A={x∈(a;b):f(x)<C}A = \left\{ x \in (a ; b): f(x) < C\right\}, б) B={x∈(a;b):f(x)>C}B = \left\{ x \in (a ; b): f(x) > C\right\};

(2)

множество {x∈[a;b]:f(x)=C}\left\{ x \in [a ; b]: f(x) = C\right\} имеет и наибольший, и наименьший элементы.

Задача 1.10.95

Пусть функция ff непрерывна на R,A⊂E[f],f−1(A)={x∈R∣f(x)∈A}R, A \subset \mathbb {E}\left[f\right], f^{-1}(A) = \left\{ x \in \mathbb {R} \mid f(x) \in A\right\}. Доказать, что:

?
(1)

если AA замкнуто, то и f−1(A)f^{-1}(A) замкнуто;

(2)

если AA открыто, то и f−1(A)f^{-1}(A) открыто.

Задача 1.10.96

Множество BB называют плотным в множестве AA, если замыкание BB содержит AA, т. е. Bˉ⊃A\bar{B} \supset A. Пусть функция ff непрерывна на XX, множество AA плотно в X,f(X)X, f(X) — множество всех значений функции f(x)f(x) при x∈X,f(A)x \in X, f(A) — множество всех значений функции при x∈Ax \in A. Доказать, что f(A)f(A) плотно в f(X)f(X).

?
Задача 1.10.97
?
(1)

Существует ли непрерывное отображение: а) отрезка на интервал; б) интервала на отрезок?

(2)

Построить взаимно однозначное отображение отрезка на интервал.

Задача 1.10.98
?
(1)

Доказать, что функция, определенная на R\mathbb {R}, не может быть непрерывной во всех рациональных точках и разрывной во всех иррациональных.

(2)

Существует ли функция, непрерывная во всех рациональных точках отрезка [0;1][0 ; 1] и разрывная во всех его иррациональных точках?

Задача 1.10.99

Доказать, что уравнение x3−3x2+6x−1x^{3}-3 x^{2}+6 x-1 имеет единственный корень; найти этот корень с точностью до 0,1.

?
Задача 1.10.100

Доказать, что уравнение x4+3x2−x−2=0x^{4}+3 x^{2}-x-2 = 0 имеет два (и не более) действительных корня.

?
Задача 1.10.101

Доказать, что уравнение

∑k=0nakx2k+1+c=0 \sum _{k = 0}^{n} a_{k} x^{2 k+1}+c = 0

где ak⩾0(k=0,1,…,n−1),an>0a_{k} \geqslant 0(k = 0,1, \ldots , n-1), a_{n} > 0, имеет лишь один действительный корень.

?
Задача 1.10.102

Доказать, что уравнение xn=Pn−1(x)x^{n} = P_{n-1}(x), где Pn−1(x)P_{n-1}(x) — многочлен (n−1)(n-1)-й степени с положительными коэффициентами, имеет единственный положительный корень.

?
Задача 1.10.103

Доказать, что:

?
(1)

уравнение

a1x−λ1+a2x−λ2+a3x−λ3=0 \frac{a_{1}}{x-\lambda _{1}}+\frac{a_{2}}{x-\lambda _{2}}+\frac{a_{3}}{x-\lambda _{3}} = 0

где a1>0,a2>0,a3>0,λ1<λ2<λ3a_{1} > 0, a_{2} > 0, a_{3} > 0, \lambda_{1} < \lambda_{2} < \lambda_{3}, имеет по одному действительному корню в интервалах (λ1;λ2)\left(\lambda_{1} ; \lambda_{2}\right) и (λ2;λ3)\left(\lambda_{2} ; \lambda_{3}\right);

(2)

уравнение

∑j=1naȷx−λȷ=0 \sum _{j = 1}^{n} \frac{a_{\jmath }}{x-\lambda _{\jmath }} = 0

где aj>0(j=1,2,…,n),λ1<λ2<…<λna_{j} > 0(j = 1,2, \ldots , n), \quad \lambda_{1} < \lambda_{2} < \ldots < \lambda_{n}, имеет по одному действительному корню в интервалах (λj;λȷ+1)(j=1,2,…,n−1)\left(\lambda_{j} ; \lambda_{\jmath+1}\right)(j = 1,2, \ldots , n-1).

Задача 1.10.104

Доказать, что уравнение имеет и притом единственное решение:

?
(1)

x⋅2x=1x \cdot 2^{x} = 1;

(2)

xex=2x e^{x} = 2;

(3)

x=εsin⁡x+a,0<ε<1x = \varepsilon \sin x+a, 0 < \varepsilon < 1;

(4)

x2arctg⁡x=a,a≠0x^{2} \operatorname {arctg} x = a, a \neq 0.

Задача 1.10.105

Доказать, что уравнение x=asin⁡x+bx = a \sin x+b, где 0<a<1,b>00 < a < 1, b > 0, имеет по крайней мере один корень на [0;a+b][0 ; a+b].

?
Задача 1.10.106

Доказать, что уравнение 10x−1=x10^{x-1} = x имеет только один корень x0≠1x_{0} \neq 1.

?
Задача 1.10.107

Доказать, что уравнение 2x=4x2^{x} = 4 x имеет по крайней мере два действительных корня.

?
Задача 1.10.108

Доказать, что уравнение xsin⁡x−0,5=0x \sin x-0,5 = 0 имеет бесконечно много решений.

?
Задача 1.10.109
?
(1)

Доказать, что существует бесконечно много функций, определенных на (a;b)(a ; b) и удовлетворяющих уравнению

y2=1 y^{2} = 1
(2)

Пусть ff — непрерывная и положительная на (a;b)(a ; b) функция. Доказать, что существует единственная непрерывная на (a;b)(a ; b) функция y=φ(x)y = \varphi (x), удовлетворяющая уравнению

y2=f(x) y^{2} = f(x)

и условию, что φ(x0)>0\varphi \left(x_{0}\right) > 0 в некоторой точке x0∈(a;b)x_{0} \in (a ; b).

(3)

Сколько существует непрерывных на R\mathbb {R} функций, удовлетворяющих уравнению

y2=(x2−1)2? y^{2} = \left(x^{2}-1\right)^{2}?
(4)

Сколько существует непрерывных на отрезке [0;n],n∈N[0 ; n], n \in \mathbb {N}, функций, удовлетворяющих уравнению

y2+2y+cos⁡2πx=0? y^{2}+2 y+\cos ^{2} \pi x = 0?
Задача 1.10.110

Доказать, что существует единственная непрерывная функция y(x)y(x), удовлетворяющая уравнению

y=arcctg⁡xy,x∈R y = \operatorname {arcctg} x y, \quad x \in \mathbb {R}
?
Задача 1.10.111

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} функции ff, удовлетворяющие условию: для любого x∈Rx \in \mathbb {R} верно равенство:

?
(1)

f(x/3)+f(2x/3)=xf(x / 3)+f(2 x / 3) = x;

(2)

f(x)+f(3x)=xf(x)+f(3 x) = x;

(3)

f(αx)+f(βx)=ax+b,αβ≠0f(\alpha x)+f(\beta x) = a x+b, \alpha \beta \neq 0;

(4)

f(3x)−f(2x)=xf(3 x)-f(2 x) = x;

(5)

f(x2)+f(x)=x2+xf\left(x^{2}\right)+f(x) = x^{2}+x;

(6)

f(x2)−f(x)=x2−xf\left(x^{2}\right)-f(x) = x^{2}-x.

Задача 1.10.112

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} функции ff такие, что для любого x∈Rx \in \mathbb {R} верно равенство

Af(αx)+Bf(βx)=ax+b, A f(\alpha x)+B f(\beta x) = a x+b,

где aαβAB≠0,Aα+Bβ≠0,A+B≠0a \alpha \beta A B \neq 0, A \alpha +B \beta \neq 0, A+B \neq 0.

?
Задача 1.10.113

При каких а существуют непрерывные на R\mathbb {R} функции ff, отличные от постоянной, такие, что для любого x∈Rx \in \mathbb {R} :

?
(1)

f(x2+a)=f(x)f\left(x^{2}+a\right) = f(x);

(2)

f(ax2+1)=f(x)f\left(a x^{2}+1\right) = f(x)?

Задача 1.10.114

При каких a,b,ca, b, c существует непрерывная на R\mathbb {R} функция ff, отличная от постоянной, такая, что для любого x∈Rx \in \mathbb {R}

f(ax2+bx+c)=f(x)? f\left(a x^{2}+b x+c\right) = f(x)?
?
Задача 1.10.115
?
(1)

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} функции ff, удовлетворяющие для любых x,y∈Rx, y \in \mathbb {R} равенству f(x+y)=f(x)+f(y)f(x+y) = f(x)+f(y).

(2)

Привести пример разрывной функции ff, удовлетворяющей для любых x,y∈Rx, y \in \mathbb {R} равенству f(x+y)=f(x)+f(y)f(x+y) = f(x)+f(y).

Задача 1.10.116

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} функции, удовлетворяющие для любых x,y∈Rx, y \in \mathbb {R} равенству f(x+y)=f(x)f(y)f(x+y) = f(x) f(y).

?
Задача 1.10.117

Найти все непрерывные на (0;+∞)(0 ;+\infty ) функции, удовлетворяющие для любых x,y∈(0;+∞)x, y \in (0 ;+\infty ) равенству:

?
(1)

f(xy)=f(x)+f(y)f(x y) = f(x)+f(y);

(2)

f(xy)=f(x)f(y)f(x y) = f(x) f(y).

Задача 1.10.118

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} функции, удовлетворяющие для любых x,y∈Rx, y \in \mathbb {R} равенству

f(x+y)+f(x−y)=2f(x)f(y) f(x+y)+f(x-y) = 2 f(x) f(y)

и условию:

?
(1)

f(x)⩽1f(x) \leqslant 1;

(2)

f(x)⩾1f(x) \geqslant 1.

Задача 1.10.119

Найти все непрерывные на R\mathbb {R} решения функционального уравнения

f(x+f(x))=f(x),x∈R f(x+f(x)) = f(x), \quad x \in \mathbb {R}
?
Задача 1.10.120

Функция ff определена и непрерывна на R\mathbb {R}, и для любых x,y∈Rx, y \in \mathbb {R} верно равенство

f(x+y2)=12(f(x)+f(y)) f\left(\frac{x+y}{2}\right) = \frac{1}{2}(f(x)+f(y))

Доказать, что ff — линейная функция, т. е. существуют aa и bb такие, что f(x)=ax+bf(x) = a x+b.

?
Задача 1.10.121

Доказать, что периодическая, непрерывная на всей числовой оси функция, отличная от постоянной, имеет наименьший положительный период. Привести пример периодической функции, определенной на всей числовой оси и отличной от постоянной, которая не имеет наименьшего положительного периода.

?
Задача 1.10.122

Пусть ff и gg — непрерывные, периодические с периодом TT функции и lim⁡x→∞(f(x)−g(x))=0\lim_{x \rightarrow \infty }(f(x)-g(x)) = 0. Доказать, что f=gf = g.

?
Задача 1.10.123

Непрерывная функция ff имеет два несоизмеримых периода, T1T_{1} и T2T_{2} (т. е. T1/T2T_{1} / T_{2} — иррациональное число). Доказать, что f=f = const.

?
Задача 1.10.124

Построить непрерывные на R\mathbb {R} функции ff и gg такие, что для любого T>0T > 0 функции f(x+T)f(x+T) и g(x)g(x) различны, но для каждого ε>0\varepsilon > 0 существует Tε>0T_{\varepsilon } > 0 такое, что для любого x∈Rx \in \mathbb {R} верно неравенство

∣f(x+Tε)−g(x)∣<ε \left|f\left(x+T_{\varepsilon }\right)-g(x)\right| < \varepsilon
?
Задача 1.10.125

Пусть функция ff непрерывна на [−1;1][-1 ; 1] и ∣f(x)∣<1,x∈[−1;1]\left|f(x)\right| < 1, x \in [-1 ; 1]. Доказать, что функция

f(x)−cos⁡(narccos⁡x),n∈N f(x)-\cos (n \arccos x), \quad n \in \mathbb {N}

(см. задачу 227,§7227, \S 7), не менее nn раз обращается в нуль на отрезке [−1;1][-1 ; 1].

?
Задача 1.10.126

Пусть P(x)=2n−1xn+a1xn−1+…+anP(x) = 2^{n-1} x^{n}+a_{1} x^{n-1}+\ldots +a_{n}. Доказать, что найдется ξ∈[−1;1]\xi \in [-1 ; 1] такое, что ∣P(ξ)∣⩾1\left|P(\xi )\right| \geqslant 1.

?
Задача 1.10.127

Функция ff непрерывна на [0;1][0 ; 1] и f(0)=f(1)=0f(0) = f(1) = 0. Доказать, что существует непрерывная, выпуклая вверх (задача 237,§7237, \S 7) функция gg такая, что g(0)=g(1)=0g(0) = g(1) = 0 и g(x)⩾f(x)g(x) \geqslant f(x) на [0;1][0 ; 1].

?
Задача 1.10.128

Функция ff непрерывна и периодична с периодом TT. Доказать, что есть такая точка x0x_{0}, что

f(x0+T/2)=f(x0) f\left(x_{0}+T / 2\right) = f\left(x_{0}\right)
?
Задача 1.10.129

Функция ff непрерывна, монотонна на [0;1][0 ; 1], и f(0)=0f(0) = 0, f(1)=1f(1) = 1. Доказать, что если для некоторого n∈Nn \in \mathbb {N} при любом x∈[0;1]x \in [0 ; 1] то и f(x)=xf(x) = x на [0;1][0 ; 1].

f∘f∘…∘f⏟n pas (x)=x \underbrace{f \circ f \circ \ldots \circ f}_{n \text{ pas }}(x) = x
?
Задача 1.10.130

Пусть функция ff непрерывна на [0;1][0 ; 1] и множество ее значений содержится в [0;1][0 ; 1]. Доказать, что существует точка c∈[0;1]c \in [0 ; 1] такая, что f(c)=cf(c) = c (всякое непрерывное отображение отрезка в себя имеет неподвижную точку).

?
Задача 1.10.131

Пусть ff и gg определены и непрерывны на отрезке [a;b][a ; b] и f(a)<g(a)f(a) < g(a) и f(b)>g(b)f(b) > g(b). Доказать, что имеется точка c∈(a;b)c \in (a ; b) такан, что f(c)=g(c)f(c) = g(c).

?
Задача 1.10.132

Функции ff и gg определены и непрерывны на [0;1][0 ; 1] и f∘g=g∘ff \circ g = g \circ f. Доказать, что существует точка c∈[0;1]c \in [0 ; 1] такая, что f(c)=g(c)f(c) = g(c).

?
Задача 1.10.133

Непрерывные функции ff и gg отображают отрезок [0;1][0 ; 1] на самого себя. Доказать, что существует точка c∈[0;1]c \in [0 ; 1] такая, что f(g(c))=g(f(c))f(g(c)) = g(f(c)).

?
Задача 1.10.134

Функция ff непрерывна на R\mathbb {R} и f(f(x))=xf(f(x)) = x для любого x∈Rx \in \mathbb {R}. Доказать, что существует точка cc, в которой f(c)=cf(c) = c.

?
Задача 1.10.135

Привести пример функции:

?
(1)

непрерывной на интервале (0;1)(0 ; 1);

(2)

непрерывной на R\mathbb {R}, для которой уравнение f(x)=xf(x) = x : не имеет решений.

Задача 1.10.136

Функция ff монотонна, непрерывна на [0;1][0 ; 1] и 0⩽f(x)⩽10 \leqslant f(x) \leqslant 1 для любого x∈[0;1]x \in [0 ; 1]. Доказать, что для любого a1∈[0;1]a_{1} \in [0 ; 1] последовательность a1,an+1=f(an),n∈Na_{1}, a_{n+1} = f\left(a_{n}\right), n \in \mathbb {N}, сходится к одному из решений уравнения f(x)=xf(x) = x.

?
Задача 1.10.137

Пусть функция ff непрерывна на [a;b][a ; b], и пусть определена последовательность {xn}:x0∈[a;b],xn=f(xn−1),n∈N\left\{ x_{n}\right\} : x_{0} \in [a ; b], x_{n} = f\left(x_{n-1}\right), n \in \mathbb {N} (т. е. для любого n∈Nf(xn−1∈[a;b])n \in \mathbb {N} \quad f\left(x_{n-1} \in [a ; b]\right).

Доказать, что:

?
(1)

если ff возрастает, то {xn}\left\{ x_{n}\right\} — монотонная последовательность и существует lim⁡n→∞xn=c\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = c такой, что c=f(c)c = f(c);

(2)

если ff убывает, то {x2k}\left\{ x_{2 k}\right\} и {x2k−1}\left\{ x_{2 k-1}\right\} — монотонные подпоследовательности, имеющие пределы. Получить уравнения для этих пределов.

Задача 1.10.138

Функция ff строго возрастает, а функция gg строго убывает на [a;b][a ; b] и E[f]∩E[g]≠∅\mathbb {E}\left[f\right] \cap \mathbb {E}\left[g\right] \neq \varnothing.

?
(1)

Доказать, что уравнение f(x)=g(x)f(x) = g(x) имеет и притом единственное решение.

(2)

Пусть x0∈[a;b]x_{0} \in [a ; b] таково, что f(x0)∈E[g]f\left(x_{0}\right) \in \mathbb {E}\left[g\right], и для любого n∈Nn \in \mathbb {N} уравнение g(xn)=f(xn−1)g\left(x_{n}\right) = f\left(x_{n-1}\right) имеет решение xnx_{n}, т. е. определена последовательность {xn}\left\{ x_{n}\right\}. Доказать, что подпоследовательности {x2k}\left\{ x_{2 k}\right\} и {x2k−1}\left\{ x_{2 k-1}\right\} сходятся, каждая к одному из решений уравнения g−1(f(x))=f−1(g(x))g^{-1}(f(x)) = f^{-1}(g(x)).

Задача 1.10.139

Для последовательности {xn}\left\{ x_{n}\right\}, заданной рекуррентным способом: x1=1/2,xn+1=f(xn),n∈Nx_{1} = 1 / 2, x_{n+1} = f\left(x_{n}\right), n \in \mathbb {N}, где

f(x)={(2−3x)/5,x<−1/6−3x,∣x∣⩽1/6−(2+3x)/5,x>1/6 f(x) = \begin{cases} (2-3 x) / 5, & x < -1 / 6 \\ -3 x, & \left|x\right| \leqslant 1 / 6 \\ -(2+3 x) / 5, & x > 1 / 6\end{cases}

найти пределы подпоследовательностей {x2k}\left\{ x_{2 k}\right\} и {x2k−1}\left\{ x_{2 k-1}\right\}. Построить график функции ff и показать на рисунке построение пяти первых членов последовательности.

?
Задача 1.10.140

Функция ff, определенная на R\mathbb {R}, удовлетворяет условию Липшица: существует k>0k > 0 такое, что для любых x1,x2∈Rx_{1}, x_{2} \in \mathbb {R} верно неравенство

∣f(x1)−f(x2)∣⩽k∣x1−x2∣. \left|f\left(x_{1}\right)-f\left(x_{2}\right)\right| \leqslant k\left|x_{1}-x_{2}\right|.

Доказать, что если k<1k < 1, то существует и притом только одно решение уравнения f(x)=xf(x) = x.

?
Задача 1.10.141

Множество значений функции ff, определенной на [a;b][a ; b], содержится в [a;b][a ; b]. Для любых x,y∈[a;b],x≠yx, y \in [a ; b], x \neq y, верно неравенство

∣f(x)−f(y)∣<∣x−y∣ \left|f(x)-f(y)\right| < \left|x-y\right|
?
(1)

Доказать, что уравнение f(x)=xf(x) = x имеет и притом единственное решение cc.

(2)

Пусть x0∈[a;b],xn=f(xn−1),n∈Nx_{0} \in [a ; b], x_{n} = f\left(x_{n-1}\right), n \in \mathbb {N}. Доказать, что: a) последовательность {∣xn−c∣}\left\{ \left|x_{n}-c\right|\right\} убывает и имеет предел lim⁡n→∞∣xn−c∣=Δ\lim_{n \rightarrow \infty }\left|x_{n}-c\right| = \Delta б) существует подпоследовательность {xnk}\left\{ x_{n_{k}}\right\}, сходящаяся к dd, равному либо c+Δc+\Delta, либо c−Δc-\Delta; в) ∣f(d)−c∣=Δ\left|f(d)-c\right| = \Delta и Δ=0\Delta = 0, т. е. lim⁡n→∞xn=c\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = c.

Задача 1.10.142
?
(1)

Доказать, что уравнение tg⁡x=a/x,a>0\operatorname {tg} x = a / x, a > 0, имеет на каждом интервале (−π/2+πn;π/2+πn),n∈N(-\pi / 2+\pi n ; \pi / 2+\pi n), n \in \mathbb {N}, одно решение.

(2)

Пусть xnx_{n} — решение уравнения tg⁡x=a/x,a>0\operatorname {tg} x = a / x, a > 0, из интервала (−π/2+πn;π/2+πn),n∈N(-\pi / 2+\pi n ; \pi / 2+\pi n), n \in \mathbb {N}. Доказать, что

0<xn−πn<2aπn+π2n2+4a,n∈N 0 < x_{n}-\pi n < \frac{2 a}{\pi n+\sqrt{\pi ^{2} n^{2}+4 a}}, \quad n \in \mathbb {N}
Задача 1.10.143
?
(1)

Доказать, что уравнение tg⁡x=ax,a>0\operatorname {tg} x = a x, \quad a > 0, имеет на каждом интервале (−π/2+πn;π/2+πn),n∈N(-\pi / 2+\pi n ; \pi / 2+\pi n), n \in \mathbb {N}, одно решение xnx_{n}.

(2)

Пусть xnx_{n} — решение уравнения tg⁡x=ax,a>0\operatorname {tg} x = a x, a > 0, из интервала (−π/2+πn;π/2+πn),n∈N(-\pi / 2+\pi n ; \pi / 2+\pi n), n \in \mathbb {N}. Доказать, что при всех достаточно больших n∈Nn \in \mathbb {N}

0<π2+πn−xn<2/aπ/2+πn+(π/2+πn)2−4/a. 0 < \frac{\pi }{2}+\pi n-x_{n} < \frac{2 / a}{\pi / 2+\pi n+\sqrt{(\pi / 2+\pi n)^{2}}-4 / a}.
(3)

Найти lim⁡n→∞(xn+1−xn)\lim_{n \rightarrow \infty }\left(x_{n+1}-x_{n}\right), где последовательность {xn}\left\{ x_{n}\right\} определена в 1) и 2).

Задача 1.10.144

Для последовательности, заданной рекуррентным способом, доказать существование предела и найти его:

?
(1)

x1∈R,xn+1=sin⁡xn,n∈Nx_{1} \in \mathbb {R}, x_{n+1} = \sin x_{n}, n \in \mathbb {N}

(2)

x1=0,xn+1=xn−sin⁡xn+1/2,n∈Nx_{1} = 0, x_{n+1} = x_{n}-\sin x_{n}+1 / 2, n \in \mathbb {N};

(3)

x1=π/2,xn+1=xn+cos⁡xn−1/2,n∈Nx_{1} = \pi / 2, x_{n+1} = x_{n}+\cos x_{n}-1 / 2, n \in \mathbb {N};

(4)

x1∈R,xn+1=arctg⁡xn,n∈Nx_{1} \in \mathbb {R}, x_{n+1} = \operatorname {arctg} x_{n}, n \in \mathbb {N}

(5)

x1=0,xn+1=xn−arctg⁡xn+π/4,n∈Nx_{1} = 0, x_{n+1} = x_{n}-\operatorname {arctg} x_{n}+\pi / 4, n \in \mathbb {N};

(6)

x1=2,xn+1=1+ln⁡xn,n∈Nx_{1} = 2, x_{n+1} = 1+\ln x_{n}, n \in \mathbb {N}.

Задача 1.10.145
?
(1)

Пусть lim⁡n→∞xn=∞\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = \infty. Доказать, что lim⁡n→∞(1+1xn)xn=e\lim_{n \rightarrow \infty }\left(1+\frac{1}{x_{n}}\right)^{x_{n}} = e.

(2)

Пусть lim⁡n→∞xn=0,xn≠0\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = 0, x_{n} \neq 0. Доказать, что lim⁡n→∞(1+xn)1/xn=e\lim_{n \rightarrow \infty }\left(1+x_{n}\right)^{1 / x_{n}} = e.

Задача 1.10.146

Пусть a1,a2,b1,b2∈Ra_{1}, a_{2}, b_{1}, b_{2} \in \mathbb {R}. Исследовать на сходимость последовательность

{(a1n+b1a2n+b2)n} \left\{ \left(\frac{a_{1} n+b_{1}}{a_{2} n+b_{2}}\right)^{n}\right\}

и найти ее предел, если он существует.

?
Задача 1.10.147

Используя непрерывность соответствующих функций, вычислить предел последовательности:

?
(1)

{(1+xnn)n}\left\{ \left(1+\frac{x_{n}}{n}\right)^{n}\right\}, если lim⁡n→∞xn=x∈R\lim_{n \rightarrow \infty } x_{n} = x \in \mathbb {R};

(2)

{(cos⁡xn+λsin⁡xn)n}\left\{ \left(\cos \frac{x}{n}+\lambda \sin \frac{x}{n}\right)^{n}\right\}, где x,λ∈Rx, \lambda \in \mathbb {R};

(3)

{(an+bn2)n}\left\{ \left(\frac{\sqrt[n]{a}+\sqrt[n]{b}}{2}\right)^{n}\right\}, где a>0,b>0a > 0, b > 0;

(4)

{((1+an)(1+2an)…(1+kan))n}\left\{ \left(\left(1+\frac{a}{n}\right)\left(1+\frac{2 a}{n}\right) \ldots \left(1+\frac{k a}{n}\right)\right)^{n}\right\}, где k∈N,a∈Rk \in \mathbb {N}, a \in \mathbb {R};

(5)

{(1+1n2)(1+2n2)…(1+nn2)}\left\{ \left(1+\frac{1}{n^{2}}\right)\left(1+\frac{2}{n^{2}}\right) \ldots \left(1+\frac{n}{n^{2}}\right)\right\};

(6)

{cos⁡x2cos⁡x22…cos⁡x2n}\left\{ \cos \frac{x}{2} \cos \frac{x}{2^{2}} \ldots \cos \frac{x}{2^{n}}\right\};

(7)

{sin⁡2(πn2+n)}\left\{ \sin^{2}\left(\pi \sqrt{n^{2}+n}\right)\right\};

(8)

{n−1sin⁡(1/n)}\left\{ n-\frac{1}{\sin (1 / n)}\right\};

(9)

{n−ctg⁡1n}\left\{ n-\operatorname {ctg} \frac{1}{n}\right\};

(10)

{(cos⁡(x/n))n}\left\{ (\cos (x / \sqrt{n}))^{n}\right\}.

Задача 1.10.148

Последовательности {an}\left\{ a_{n}\right\} и {bn}\left\{ b_{n}\right\} таковы, что 0<an<10 < a_{n} < 1, lim⁡n→∞an=1,0<bn<π2,cos⁡bn=an\lim_{n \rightarrow \infty } a_{n} = 1,0 < b_{n} < \frac{\pi }{2}, \cos b_{n} = a_{n}. Найти lim⁡n→∞bn1−an\lim_{n \rightarrow \infty } \frac{b_{n}}{\sqrt{1-a_{n}}}.

?