سرفصل‌های این مبحث

حد و همسایگی

حد راست و حد چپ

آخرین ویرایش: 24 دی 1402
دسته‌بندی: حد و همسایگی
امتیاز:

مقدمه

برای ورود به بحث، تمرین زیر را مشاهده کنید:

تمرین

تابع با ضابطه fx=2-x را در نظر بگیرید.

دامنه این تابع را محاسبه کنید.

2x0x2    ;    Df=,2

حد تابع در نقطه x=2 را بررسی کنید.

تابع در همسایگی راست این نقطه تعریف نشده است، به عبارت دیگر مقادیر بزرگ‌تر از 2 در دامنه تابع موجود نیست.


تابع در همسایگی چپ این نقطه تعریف شده است، به عبارت دیگر مقادیر کوچک‌تر از 2 در دامنه تابع موجود است و می‌توانیم رفتار تابع را در همسایگی چپ بررسی کنیم.


تابع در نقطه 2 حد ندارد.

نکته

گاهی لازم است، رفتار تابع را وقتی متغیر x با مقادیر بزرگ‌ تر از a به a نزدیک می‌شود یا وقتی متغیر x با مقادیر کوچک‌ تر از a به a نزدیک می‌شود را بررسی و توصیف کنیم.

تمرین

تابع با ضابطه fx=x+3    ;    x>2x2              ;    x<2 را در نظر بگیرید.

نمودار تابع را رسم کنید.

حد راست و حد چپ - پیمان گردلو

اگر متغیر x با مقادیر بزرگ‌تر از 2 به 2 نزدیک شود آن‌گاه مقادیر fx به چه عددی نزدیک می‌شود؟

اگر متغیر x با مقادیر بزرگ‌تر از 2 به 2 نزدیک شود آن‌گاه مقادیر fx به عدد 1 نزدیک می‌شود.

اگر متغیر x با مقادیر کوچک‌تر از 2 به 2 نزدیک شود آن‌گاه مقادیر fx به چه عددی نزدیک می‌شود؟

اگر متغیر x با مقادیر کوچک‌تر از 2 به 2 نزدیک شود آن‌گاه مقادیر fx به عدد 4 نزدیک می‌شود.

تعریف حد راست

فرض کنیم تابع با ضابطه y=fx در یک همسایگی محذوف راست a تعریف شده باشد.

می‌گوئیم fx در نقطه a حد راست برابر L دارد  و چنین می‌نویسیم:

limxa+fx=L

در شکل زیر اگر متغیر x در دامنه f با مقادیری بزرگ‌تر از عدد a به a نزدیک شود و مقادیر fx به عددی مانند L نزدیک شوند، می‌گوییم تابع در نقطه a حد راست برابر L دارد.

 

تعریف حد چپ

فرض کنیم تابع با ضابطه y=fx در یک همسایگی محذوف چپ a تعریف شده باشد.

می‌گوئیم fx در نقطه a حد چپ برابر L دارد  و چنین می‌نویسیم:

limxa+fx=L

در شکل زیر اگر متغیر x در دامنه f با مقادیری کوچک‌تر از عدد a به a نزدیک شود و مقادیر fx به عددی مانند L نزدیک شوند، می‌گوییم تابع در نقطه a حد چپ برابر L دارد.

تمرین

با رسم جدول، وجود حدهای چپ و راست توابع را در نقطه داده شده، بررسی کنید.

  fx=x2xx    ;    a=0


به‌عنوان مثال مقدار  را در  x=-0.01 محاسبه می‌کنیم:


limx0+fx=limx0+x2xx=1limx0fx=limx0x2xx=1

  fx=x2+1    ;    x<1x3+3    ;    x>1    ;    x=1


limx1+fx=limx1+x3+3=2limx1fx=limx1x2+1=2

fx=xx    ;    x=2


limx2fx=limx2xx=2limx2+fx=limx2+xx=4

fx=1x2    ;    x=0


limx0+fx=limx0+1x2=1limx0fx=limx01x2=1

fx=xx1x21    ;    x=1


limx1+fx=?limx1fx=?


حدهای فوق، موجود نیست.

fx=1cosxx2    ;    x=0


limx0+fx=limx0+1cosxx2=0/5limx0fx=limx01cosxx2=0/5

تمرین

با رسم جدول و نمودار توابع زیر، وجود حدهای چپ و راست توابع را در نقطه داده شده، بررسی کنید.

fx=1+x   ;   x=3



limx3+fx=2limx3fx=2

fx=xx    ;    x=0


fx=xx=1;x>01;x<0



limx0+fx=1limx0fx=1

fx=x21    ;    x<2x+1    ;    x>2    ;    x=2



limx2+fx=3limx2fx=3

تمرین

نمودار توابع زیر را رسم کنید، حدهای چپ و راست را در نقطه داده شده مشخص کنید.

fx=2x+5    ;    x>2x+1    ;    x<2


limx2fx=limx2x+1=2+1=3


limx2+fx=limx2+2x+5=22+5=1

fx=x2+2    ;    x1x2+2    ;    x<1


limx1+fx=limx1+x2+2=12+2=3


limx1fx=limx1x2+2=12+2=1

fx=x+1    ;    x1x2+4    ;    x<1


limx1+fx=limx1+x+1=12+1=2


limx1fx=limx1x2+4=12+4=3

تمرین

حدهای چپ و راست را در نمودارهای زیر نشان دهید.

limxafx=Llimxa+fx=

limxa+fx=+limxa+fx=+

limxa+fx=L2limxafx=L1

limxa+fx=Llimxafx=L

تمرین

تابع زیر را در نظر بگیرید:

fx=11x

تابع را رسم کنید و حدهای چپ و راست را در a=-3 بررسی کنید.


limx3+fx=1limx3fx=1

تمرین

در هر یک از حالت های زیر، نمودار تابعی را رسم کنید که شرایط گفته شده را داشته باشد.

تابع‌ در همسایگی 2  تعریف شده ولی در این نقطه حد چپ  و راست با هم برابر نیستند.


f2=0

limx2+fx=1limx2fx=1limx2+fxlimx2fx

تابع‌ در 1 تعریف نشده باشد ولی در یک همسایگی محذوف 1 تعریف شده است و در این نقطه حد چپ  و راست با هم برابر هستند.


f1=?

limx1+fx=Llimx1fx=Llimx1+fx=limx1fx

تابع‌ در یک همسایگی 0 تعریف شده است و در این نقطه حد چپ  و راست با هم برابر هستند، ولی حد آن غیر از مقدار تابع در 0 است.


f0=L

limx0+fx=L'limx0fx=L'limx0+fx=limx0fx

تابع در یک همسایگی -1 تعریف شده است و در این نقطه حد چپ  و راست با هم برابر هستند و حد تابع برابر مقدار تابع در -1 می باشد.


f1=L

limx1+fx=Llimx1fx=Llimx1+fx=limx1fx

تابع در همسایگی راست عدد 2  تعریف شده است ولی در هیچ همسایگی چپ 2  تعریف نشده است.

limx2+fx=Llimx2fx=?limx2+fxlimx2fx

تابع در یک همسایگی محذوف 0 تعریف شده است و در 0 حد چپ و راست متفاوت داشته باشد.

limx0+fx=Llimx0fx=L'limx0+fxlimx0fx

تابع در یک همسایگی محذوف 0 تعریف شده است و در 0 حد چپ دارد اما حد راست ندارد.

limx0fx=Llimx0+fx=+limx0fxlimx0+fx

دریافت مثال

تذکر

1- اگر دو تابع f و g در یک همسایگی محذوف نقطه ای مانند a بر هم منطبق باشند، حد آنها در نقطه a مانند یکدیگر است، یعنی اگر یکی از آنها در a حد داشته باشد، دیگری هم حد دارد و حد آنها مساوی است.  

برای درک بهتر، به شکل زیر توجه کنید:

حد راست و حد چپ - پیمان گردلو

فرض کنیم بر اساس شکل فوق، تابع f در بازه 1,+ و تابع g در بازه ,3 رسم شده‌اند و دو تابع‌‌ در فاصله 1,3 بر هم منطبق هستند، بنابراین در یک همسایگی محذوف نقطه‌ای مانند a بر هم منطبق شده‌اند، همان‌طور که از شکل مشخص است، داریم:  

limxafx=limxagx=L

بنابراین حد هر دو تابع در همسایگی محذوف نقطه a با هم برابرند.‌


2- اگر دو تابع f و g در یک همسایگی چپ (یا راست) نقطه ای مانند a بر هم منطبق باشند، حد چپ(یاراست) این دو تابع در این نقطه مانند یکدیگر است.

برای درک بهتر، به شکل زیر توجه کنید:

حد راست و حد چپ - پیمان گردلو

فرض کنیم براساس شکل فوق، تابع‌ f در بازه 1,a و تابع g در بازه -,a رسم شده‌اند و در بازه 1,a بر هم منطبق هستند، بنابراین در یک همسایگی چپ نقطه a داریم:     

limxafx=limxagx=L

بنابراین حد چپ هر دو تابع دو نقطه a با هم برابرند.‌‌‌ 

این مطلب در مورد حد راست دو تابع صادق است.

خرید پاسخ‌ها

حد راست و حد چپ

3,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید