Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
Определение 1. Пусть функция определена на множестве и - его точка сгущения. Функция называется бесконечно малой при если .
Упражнения. 1. Покажите, что - бесконечно малая функция при .
2. Докажите, что функция - бесконечно малая при в том и только том случае, если функция - бесконечно малая при .
Следующая теорема является простым следствием теоремы о пределе суммы.
Теорема 1. Сумма любого конечного числа бесконечно малых при функций есть бесконечно малая при функция.
Теорема 2.Произведение бесконечно малой при функции и ограниченной в окрестности точки функции является бесконечно малой при функцией.
Замечание 1. Точнее в этой теореме предполагается, что функция ограничена на множестве , где – некоторая окрестность точки , которая является точкой сгущения множества (это же множество, без ущерба для общности, можно считать и областью определения функции ).
С учетом определения предела функции по Гейне, эта теорема является прямым следствием аналогичной теоремы для числовых последовательностей (теоремы о произведении бесконечно малой последовательности на ограниченную последовательность).
Определение 2.Пусть – точка сгущения множества . Функция называется бесконечно большой при , если .
Теорема 3(о связи между бесконечно малыми и бесконечно большими). Пусть - точка сгущения множества и на (или, хотя бы, в некоторой окрестности точки ). Тогда
1) если – бесконечно малая при функция, то – бесконечно большая при функция;
2) если же – бесконечно большая при функция, то – бесконечно малая при функция.
Д о к а з а т е л ь с т в о. 1) Выберем произвольное и положим . Так как , то найдется такая окрестность точки , что
и, следовательно, . В силу произвольности это и означает, что – бесконечно большая при функция.
2) Возьмем произвольное и положим . Поскольку , то найдется такая окрестность точки , что
,
Поэтому , т.е. то – бесконечно малая при функция □
§6. Символы «о» и «О». Эквивалентные прифункции.
Пусть функции и определены на множестве и – точка сгущения множества . Пусть также в некоторой проколотой окрестности точки функция отлична от нуля (точнее, ). Там где это ниже необходимо по смыслу, будем также считать, что в той же проколотой окрестности отлична от нуля и функция .
Определения: 1. Если
,
то говорят, что функция есть о-малое от функции при , и пишут
при .
2.Если функция ограничена в некоторой проколотой окрестности точки , т.е. если она ограничена на множестве , то говорят, что функция есть о-большое от функции при , и пишут
при .
3. Говорят, что функции и одного порядка при , если
и при .
4.Говорят, что функции и асимптотически равны при , если