Точки разрыва функции - алгоритмы и примеры решения

Общие сведения
Функцией называется зависимость одной переменной от другой. Если записать ее в виде равенства w = f (p), то величина «w» зависит от «р». Первая называется значением функциональной зависимости, а вторая — ее аргументом. Последний может принимать любые значения, кроме превращающих «w» в пустое множество. Примером является выражение w = [(p — 2)(p + 7)] / (p 2 — 1). При значениях р1 = -1 и р2 = 1 получается пустое множество, поскольку на нуль делить нельзя.

Когда математики говорят, что нужно произвести исследование функции на непрерывность, т. е. необходимо найти точки разрыва первого и второго рода. Если же таковых нет, то данное утверждение следует доказать математическим методом.
Непрерывной называется функция, которая не имеет точек разрыва, и меняется без существенных скачков в некоторых точках или промежутках, т. е. обладает определенным знакопостоянством. Это свойство определяется при помощи метода, представляющего совокупность математических преобразований. Последние основываются на теоремах. Они позволяют доказать существование или отсутствие точек и интервалов разрыва графика функции.
Базовые знания
Базовые знания — совокупность навыков, необходимых для решения какой-либо задачи. Для нахождения точек разрыва необходимы такие знания:
- Область определения — D.
- Решение уравнений.
- Нахождение пределов при известных значениях левосторонней и правосторонней границ.
- Классификация точек разрыва.
Когда список сформирован, тогда необходимо приступать к изучению материала. После полного понимания первого пункта необходимо переходить к последующему. Все пять элементов связаны между собой. Специалисты рекомендуют не заучивать наизусть понятия и термины, а понимать их.
Область определения
Областью определения некоторой функции w = f (p) называется интервал или числовой промежуток всех значений аргумента «р», при которых существует эта функция. Величину следует обозначать литерой «D». Конечная запись для вышеописанного тождества имеет такой вид: D (w) или D (f (р)).
Следует отметить, что D (w) зависит от ее вида. В алгебре бывают только простые и составные. К первым нужно отнести следующие подтипы:
- Алгебраические: рациональные (целые и дробные) и иррациональные (знак радикала).
- Тригонометрические (sin, cos, tg, ctg и производные от них).
- Трансцендентные (степенные, показательные и логарифмические).
К рациональным равенствам целого типа относятся любые выражения без корней, степеней, дробей, логарифмов, а также тождества, не содержащие каких-либо тригонометрических функций. В этом случае D соответствует всему интервалу действительных, которые обозначаются литерой «Z».

Для дробных D (w) зависит от знаменателя. В этом случае нужно решить уравнение, приравняв знаменатель к нулю. Например, чтобы найти D у функции вида w = [(p — 2)(p + 7)] / (p 2 — 1), нужно приравнять знаменатель дроби к 0.
Когда выражение является иррациональным, тогда нужно обратить внимание на степень корня и подкоренное выражение. Если степень четная, то выражение не должно быть отрицательным числом. Функция действительна для всех Z, кроме тех, которые превращают выражение под корнем в пустое множество. Например, для w = (p — 2) / [(p 2 — 1)]^(½) нужно решить неравенство (p 2 — 1) > 0. Интервалы, которым соответствует решение, можно записать в таком виде: (-бесконечность;-1) U (1;бесконечность). Бесконечность можно еще обозначать «inf».

Выражение под натуральным логарифмом должно быть всегда больше 0. В этом случае решается также неравенство, состоящее из тождества, находящегося под его знаком. Интервал для косинуса и синуса — все Z. Однако для tg (x) рекомендуется исключить значения аргумента (Pi / 2) + Pi * k, а для и ctg (x) — Pi * k (к принадлежит множеству Z).
Решение уравнений
Уравнения бывают нескольких видов: линейными, квадратными, кубическими и биквадратными. Первые являются самыми простыми, и решаются при помощи такой методики:
- Выполнение математических преобразований, упрощающих выражение.
- Перенос неизвестных в одну, а известных — в другую часть.
- Определение неизвестной.
К квадратным относятся равенства вида ap 2 + bp + c = 0. Математики их классифицируют на неполные и полные. К первым относятся только равенства, которые не содержат второй или третий член. Квадрат при первом коэффициенте должен быть всегда. Существует 4 метода решения:
- Если а = 1, то решается по теореме Виета.
- Использование дискриминанта.
- Разложение на множители.
- Построение графика.
- Использование программного обеспечения.
В первом случае нахождение корней осуществляется с помощью двух формул: р1 + р2 = -b и р1 * р2 = с. Однако при а > 1 нужно воспользоваться формулой для расчета некоторого вспомогательного параметра. Он называется дискриминантом (D). Для решения уравнения по второй методике рекомендуется применять такой алгоритм:

-
Рассчитать D по формуле: D = b 2 — 4ac.
- D > 0 (два корня): р1 = [(-b) + (D)^(½)] / (2 * а) и р2 = [(-b) — (D)^(½)] / (2 * а).
- D = 0: р = (-b) / (2 * а).
- D < 0: уравнение не имеет решений.
- Подставить значения корней в исходное выражение (должно получиться тождество 0 = 0). Это свидетельствует об их соответствии условию. Если по какой-то причине тождество недействительно, то следует повторить решение еще раз или корень является ложным.
При с = 0 применяется методика разложения на множители. Нужно вынести р за скобку: р * (ар + b) = 0. В этом случае будут получены два линейных уравнения: р1 = 0 и а * р2 + b = 0.

Графический метод — построение графика параболы. Точки пересечения с осью ОХ и будут корнями уравнения. Можно также воспользоваться дополнительным программным обеспечением — онлайн-калькулятором. Этот метод позволит существенно сэкономить время решения задачи, и избежать ошибок. Однако им специалисты рекомендуют пользоваться только для проверки результата.
Решение кубических и биквадратных уравнений осуществляется при помощи введения замены переменной на другую. В этом случае происходит простое понижение степени до квадрата. Затем решается квадратное уравнение, а его корни подставляются в выражение замены.
Нахождение пределов
Нахождение предела функции — основа математического анализа. В некоторых источниках описаны разнообразные формулы и теоремы. Предел состоит из трех элементов:
- Знака «lim».
- Запись «t->a», которая означает, что аргумент «t» стремится к некоторой величине «а».
- Функция.
Для примера следует рассмотреть функцию w = [(t — 2)(t + 7)] / (t 2 — 1). Ее предел записывается в таком виде: lim [((t — 2)(t + 7)) / (t 2 — 1)] | (t -> 2). Читается запись следующим образом: предел функции w = [(t — 2)(t + 7)] / (t 2 — 1) с аргументом t, значение которого стремится к 2. Данный предел является простым, и решение сводится к подстановке аргумента в функцию: lim [((t — 2)(t + 7)) / (t 2 — 1)] | (t -> 2) = [((2 — 2)(2 + 7)) / (2 2 — 1)] = 0.
Существует еще один тип пределов, в которых необходимо делить на 0 или бесконечность (inf). Найти решение очень просто: lim [((t — 2)(t + 7)) / (t 2 — 1)] | (p -> 1) = бесконечность и lim [7 / (t 2 — 1)] | (t -> +inf) = lim [7 / бесконечность] | (t -> +inf) = 0.

Более сложные пределы не решаются первым способом (подстановкой). Если ее произвести, то может получиться соотношение inf/inf. В этом случае нужно разделить числитель и знаменатель на старшую степень, а затем выполнить подстановку. Процедуру можно выполнять неограниченное количество раз до получения необходимого результата. Для нахождения значения предела lim [((t — 2)(t + 7)) / (t 2 — 1)] | (t -> +inf) нужно воспользоваться таким алгоритмом:
- Раскрыть скобки в числителе: (t — 2)(t + 7) = t 2 + 7t — 2t — 14 = t 2 + 5t — 14.
- Разделить числитель и знаменатель на t 2 : lim [(t 2 / t 2 + 5t / t 2 — 14 / t 2 ) / (t 2 / t 2 — 1 / t 2 )] | (t -> +inf) = lim [(1 + 5/t — 14 / t 2 ) / (1 — 1 / t 2 )] | (t -> +inf).
- Подставить значение переменной: lim [(1 + 5/t — 14 / t 2 ) / (1 — 1 / t 2 )] | (t -> +inf) = (1 + 0 — 0) / (1 — 0) = 1/1 = 1.
При «0/0» рекомендуется упростить числитель и знаменатель. Например, следует вычислить lim [(2t 2 — 3t — 5) / (t + 1)] | (t -> -1). Для упрощения числителя нужно решить уравнение 2t 2 — 3t — 5 = 0. Следует воспользоваться вышеописанным алгоритмом:
- D = (-3)^2 — 4 * 2 * (-5) = 49 > 0.
- Корни: t1 = -1 и t2 = 5/2.
Следовательно, 2t 2 — 3t — 5 = (t + 1) * (2t — 5). После разложения нужно вычислить предел: lim [((t + 1) * (2t — 5)) / (t + 1)] | (t -> -1) = lim [2t — 5] | (t -> -1) = [2* (-1) — 5] = -2 — 5 = -7. Уравнения могут объединяться в системы.
Виды разрывов

Чтобы исследовать функцию на непрерывность, нужно уметь определять характер разрыва. Он классифицируется следующим образом: первого и второго рода. Первые бывают двух типов: устранимые и неустранимые.
Разрыв I рода существует в том случае, когда оба предела (левосторонний и правосторонний) являются конечными, т. е. не равны inf. Когда оба предела равны, то это точка устранимого разрыва. В противном случае (при неравенстве односторонних пределов) — разрыв является неустранимым, и называется «скачком».
Возможен вариант, когда один из пределов эквивалентен бесконечности. В этом случае говорят, что это разрыв II рода. Запись левого и правого пределов имеет такой вид: p -> -5 — 0 и p -> -5 + 0 соответственно.
Решения задач
После получения базовых знаний необходимо разобрать примеры решения. Точки разрыва функции следует искать по следующему алгоритму:
- Вычисление пределов.
- Сравнение.
- Выводы.
Однако для начала нужно найти область определения, которая играет важную роль в решении. Если она является множеством всех действительных чисел, то искать разрыв не имеет смысла. Он не существует. Если указанная функция содержит неизвестную, которая может превратить ее значение в неопределенность, то нужно вычислить правосторонний и левосторонний пределы (пункт 1). После этого их нужно сравнить, и сделать выводы о принадлежности точки к какому-нибудь виду.
Простые варианты
Нужно исследовать функцию w = (r 2 — 1) / (r — 2) на непрерывность или доказать, что она разрывная. Область определения D (w) = (-inf;2) U (2;+inf). Существует некоторый разрыв в точке r = 2. Для классификации его характера необходимо найти пределы:
- lim [(r 2 — 1) / (r — 2)] | (r -> 2 — 0) = lim [((2 — 0)^2 — 1) / (2 — 0 — 2)] | (r -> 2 — 0) = 3 / -0 = -inf.
- lim [(r 2 — 1) / (r — 2)] | (r -> 2 + 0) = 3 / 0 = inf.
Из полученных вычислений можно сделать вывод, что r = 2 является разрывом II рода. Это были простые задачи. Однако существуют более сложные, в которых нужно выполнять математические преобразования.
Сложное задание
Дано некоторое выражение: (2s 2 — 98) / (4s 2 — 8s — 16). Необходимо представить его в виде функции, и доказать существование типа разрыва в пространстве. Для доказательства нужно сначала решить уравнение в знаменателе:
- Вынести общий множитель, и сократить его (должен быть числом): 4 (s 2 — 2s — 4) = s 2 — 2s — 4 = 0.
- Найти D: D = 4 — 4 * (-4) = 20.
- Корни: s1 = (-2 — 2 * 5^(½)) / 2 = -1 — 5^(½) и s2 = 5^(½) — 1.
Это свидетельствует о том, что разрыв есть. Далее нужно определить его характер по такому алгоритму:
- lim [(2s 2 — 98) / (4s 2 — 8s — 16)] | (s -> 5^(½) — 1 — 0) = 2 * lim [(s 2 / s 2 — 49 / s 2 ) / (2s 2 / s 2 — 4s / s 2 — 8 / s 2 )] | (s -> 5^(½) — 1 — 0) = (- 11,25) / [(2 — 4 / (5^(½) — 1 — 0) — 2].
- Если выполнить такой же расчет для правосторонней границы, то ее значение будет соответствовать левосторонней.
Выполнять вычисления для двух точек необязательно, поскольку пределы будут равны и в этом случае. Следовательно, это устранимый разрыв I рода.
Таким образом, для нахождения разрывов необходимо знать некоторые особенности и методику, позволяющую правильно классифицировать их характер.
Школьная программа без скуки: смысл произведений за 3 минуты, тесты на знание классики и ловушки русского языка. Короткие статьи, которых нет на сайте.
Перемена: игры на пять минут
Все тесты
- Английский язык
- Биология
- Химия
- География
- Окружающий мир
- История
- Русский язык
- Литература
- Биографии
- Краткие содержания
- Анализ стихотворений
- Орфография
- Правоведение
- Пунктуация
- Математика
- Подготовка к ЕГЭ
- Помощь студенту
- Физкультура
- Экономика
- ОБЖ
- Сочинения
- Обществознание
- Стихи
- Физика
- Информатика
- Религия
- Фонетический разбор
- Тест на тему To be going to: значение, правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Конструкция go on: значения, правила употребления, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Be familiar with: значение и правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Британский vs американский английский: в чем разница? 5 вопросов
- Тест на тему Be mad about - как переводится и как использовать в речи 5 вопросов
- Тест на тему Be hooked on в английском языке: значение и примеры предложений 5 вопросов
- Тест на тему История сибирской язвы и как она стала оружием 5 вопросов
- Тест на тему Что такое “железное легкое” и как жилось узникам аппарата 5 вопросов
- Тест на тему Суть и методы клеточной инженерии 5 вопросов
- Тест на тему Злаковые растения - общая характеристика, признаки и список представителей 7 вопросов
- Тест на тему Семейство бобовые - общая характеристика, строение и представители 7 вопросов
- Тест на тему Суровый климат тайги: особенности, влияние на природу 10 вопросов
- Тест на тему Острова и полуострова Зарубежной Европы 10 вопросов
- Тест на тему Уровень урбанизации Африки: города растут, вызовы множатся 5 вопросов
- Тест на тему Уровень и особенности урбанизации Канады 5 вопросов
- Тест на тему Как найти полярную звезду и зачем ее искать? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно знать про контурные карты 5 вопросов
- Тест на тему Сколько в нашем мире языков? 10 вопросов
- Тест на тему Золото: сколько его осталось на планете и что это значит для нас? 10 вопросов
- Тест на тему Русские по всему земному шару: сколько нас на самом деле? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире фамилий? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире самолетов? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире денег? 10 вопросов
- Тест на тему Команда реформ: сподвижники Петра I 10 вопросов
- Тест на тему Экономика и управление: реформы Афанасия Ордина-Нащокина 10 вопросов
- Тест на тему Положение крестьян и указ Павла I о трехдневной барщине 10 вопросов
- Тест на тему Программа Южного общества и декабрист П. И. Пестель 10 вопросов
- Тест на тему Комитет общественного блага или Негласный комитет 10 вопросов
- Тест на тему Планы переустройства России: «Конституция» Муравьева 10 вопросов
- Тест на тему Как выполнить разбор наречия по составу 5 вопросов
- Тест на тему Правила правописания суффиксов наречий 5 вопросов
- Тест на тему Морфологический признак наречий: неизменяемость 5 вопросов
- Тест на тему Чем отличаются и как найти тему и рему в тексте? 5 вопросов
- Тест на тему Способы и примеры образования наречий 5 вопросов
- Тест на тему Особенности и применение составных предлогов 5 вопросов
- Тест на тему История создания рассказа «Матренин двор» А. Солженицына 5 вопросов
- Тест на тему История создания песни «Смуглянка» 5 вопросов
- Тест на тему История создания поэмы “Кому на Руси жить хорошо” Н. Некрасова 5 вопросов
- Тест на тему История создания романа “Как закалялась сталь” Н. Островского 5 вопросов
- Тест на тему История создания оперы М. Глинки «Иван Сусанин» 5 вопросов
- Тест на тему История создания знаменитой песни “Катюша” 5 вопросов
- Тест на тему Биография Владимира Вольфовича Жириновского 5 вопросов
- Тест на тему Биография поэта и писателя Льва Рубинштейна 5 вопросов
- Тест на тему Биография президента Белоруссии Александра Лукашенко 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Афанасия Фета 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Ивана Тургенева 5 вопросов
- Тест на тему Биография писателя и поэта Вячеслава Урюпина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание повести «А тем временем где-то» А. Алексина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии «Мнимый больной» Жана-Батиста Мольера 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии “Доходное место” А. Островского 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание новеллы “Падение дома Ашеров” Эдгара По 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание рассказа “Крепкий мужик” В. Шукшина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание пьесы «Золотая карета» Л. Леонова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Каким бы малым ни был...” К. Кулиева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Цицерон» Ф. Тютчева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Поэт” М. Лермонтова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Пора, мой друг, пора” А. Пушкина 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Шестое чувство» Н. Гумилева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Юбилейное” В. Маяковского 5 вопросов
- Тест на тему Особенности раздельного написания местоимений с предлогами 5 вопросов
- Тест на тему Правописание падежных окончаний прилагательных 5 вопросов
- Тест на тему Правописание слов с непроверяемой безударной гласной в корне 5 вопросов
- Тест на тему Нужно ли ставить запятую к фразе - "с уважением"? 5 вопросов
- Тест на тему «Во-вторых» или «во вторых» – как правильно пишется? 5 вопросов
- Тест на тему "Нету" или "нет" - как правильно писать и говорить? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно сдавать на бухгалтера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на пилота 5 вопросов
- Тест на тему Какие экзамены нужно сдавать на фотографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на хореографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на актера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на режиссера? 5 вопросов
- Тест на тему Реферат по физкультуре на тему: «Здоровое питание» 5 вопросов
- Тест на тему История развития лыжного спорта в разных странах - классификация и интересные факты 6 вопросов
- Тест на тему Важность самоконтроля при занятиях спортом 5 вопросов
- Тест на тему Как выполняются прыжки через козла? 5 вопросов
- Тест на тему Что такое здоровый образ жизни? 5 вопросов
- Тест на тему Как правильно выполнять кувырки? 5 вопросов
- Тест на тему Образ Шарикова в повести «Собачье сердце» М. Булгакова 5 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Невский проспект» Н. Гоголя 5 вопросов
- Тест на тему Московские главы в романе «Мастер и Маргарита» Булгакова 7 вопросов
- Тест на тему Описание образа бирюка из рассказа И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в романе «Отцы и дети» И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Котлован» А. Платонова 7 вопросов
- Тест на тему "Банты" - как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Конечно же» - выделяется ли слово запятыми? 5 вопросов
- Тест на тему «Подчеркивать» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Лифты» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Строку» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Апостроф» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов

