1.9

Равномерная непрерывность функции

[26/92%]
Показать
LaTeX
Задача 785

Цех завода вырабатывает квадратные пластинки, стороны которых xx могут принимать значения в пределах от 1 до 10 см. С каким допуском δ\delta можно обрабатывать стороны этих пластинок, чтобы независимо от их длины (в указанных границах) площадь их yy отличалась от проектной меньше, чем на ε\varepsilon? Произвести численный расчет, если:

?
(а)

ε=1\varepsilon =1 см2{}^{2};

(б)

ε=0,01\varepsilon =0{,}01 см2{}^{2};

(в)

ε=0,0001\varepsilon =0{,}0001 см2{}^{2}.

Задача 786

Цилиндрическая муфта, ширина которой ε\varepsilon и длина δ\delta, надета на кривую y=x3y=\sqrt[3]{x} и скользит по ней так, что ось муфты остается параллельной оси OxOx. Чему должно быть равно δ\delta, чтобы эта муфта свободно прошла участок кривой, определяемый неравенством 10x10-10 \leqslant x \leqslant 10, если:

?
(а)

ε=1\varepsilon =1;

(б)

ε=0,1\varepsilon =0{,}1;

(в)

ε=0,01\varepsilon =0{,}01;

(г)

ε\varepsilon произвольно мало?

Задача 787

В положительном смысле сформулировать на языке «ε\varepsilon--δ\delta» утверждение: функция f(x)f(x) непрерывна на некотором множестве (интервале, сегменте и т.п.), но не является равномерно непрерывной на этом множестве.

?
Задача 788

Показать, что функция f(x)=1/xf(x)=1/x непрерывна в интервале (0,1)(0,1), но не является равномерно непрерывной в этом интервале.

?
Задача 789

Показать, что функция f(x)=sinπxf(x)=\sin \dfrac {\pi }{x} непрерывна и ограничена в интервале (0,1)(0,1), но не является равномерно непрерывной в этом интервале.

?
Задача 790

Показать, что функция f(x)=sinx2f(x)=\sin x^{2} непрерывна и ограничена в бесконечном интервале <x<+-\infty <x<+\infty, но не является равномерно непрерывной в этом интервале.

?
Задача 791

Доказать, что если функция f(x)f(x) определена и непрерывна в области ax<+a \leqslant x<+\infty и существует конечный

limx+f(x), \lim _{x \to +\infty } f(x),

то f(x)f(x) равномерно непрерывна в этой области.

?
Задача 792

Показать, что неограниченная функция

f(x)=x+sinx f(x)=x+\sin x

равномерно непрерывна на всей оси <x<+-\infty <x<+\infty.

?
Задача 793

Является ли равномерно непрерывной функция f(x)=x2f(x)=x^{2} на интервале:

?
(а)

(l,l)(-l,l), где ll — сколько угодно большое положительное число;

(б)

на интервале (,+)(-\infty ,+\infty )?

Задача 794

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=x4x2f(x)=\dfrac {x}{4-x^{2}} (1x1)(-1 \leqslant x \leqslant 1).

?
Задача 795

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=lnxf(x)=\ln x (0<x<1)(0<x<1).

?
Задача 796

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=sinxxf(x)=\dfrac {\sin x}{x} (0<x<π)(0<x<\pi ).

?
Задача 797

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=excos1xf(x)=e^{x}\cos \dfrac {1}{x} (0<x<1)(0<x<1).

?
Задача 798

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=arctgxf(x)=\arctg x (<x<+)(-\infty <x<+\infty ).

?
Задача 799

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=xf(x)=\sqrt{x} (1x<+)(1 \leqslant x<+\infty ).

?
Задача 800

Исследовать на равномерную непрерывность в заданной области функцию f(x)=xsinxf(x)=x\sin x (0x<+)(0 \leqslant x<+\infty ).

?
Задача 801

Показать, что функция f(x)=sinxxf(x)=\dfrac {\left|\sin x\right|}{x} равномерно непрерывна на каждом интервале J1=(1<x<0)J_{1}=(-1<x<0) и J2=(0<x<1)J_{2}=(0<x<1) по отдельности, но не является равномерно непрерывной на их сумме

J1+J2={0<x<1}. J_{1}+J_{2}=\left\{ 0<\left|x\right|<1\right\} .
?
Задача 801.1

Доказать, что если функция f(x)f(x) равномерно непрерывна на каждом из сегментов [a,c][a,c] и [c,b][c,b], то эта функция является равномерно непрерывной на суммарном сегменте [a,b][a,b].

?
Задача 802

Для ε>0\varepsilon >0 найти δ=δ(ε)\delta =\delta (\varepsilon ) (какое-нибудь!), удовлетворяющее условиям равномерной непрерывности для функции f(x)f(x) на данном промежутке, если:

?
(а)

f(x)=5x3f(x)=5x-3 (<x<+)(-\infty <x<+\infty );

(б)

f(x)=x22x1f(x)=x^{2}-2x-1 (2x5)(-2 \leqslant x \leqslant 5);

(в)

f(x)=1xf(x)=\dfrac {1}{x} (0,1x1)(0{,}1 \leqslant x \leqslant 1);

(г)

f(x)=xf(x)=\sqrt{x} (0x<+)(0 \leqslant x<+\infty );

(д)

f(x)=2sinxcosxf(x)=2\sin x-\cos x (<x<+)(-\infty <x<+\infty );

(е)

f(x)=xsin1xf(x)=x\sin \dfrac {1}{x} (x0)(x \neq 0) и f(0)=0f(0)=0 (0xπ)(0 \leqslant x \leqslant \pi ).

Задача 803

На сколько равных между собой отрезков достаточно разбить сегмент [1,10][1,10], чтобы колебание функции f(x)=x2f(x)=x^{2} на каждом из этих отрезков было меньше 0,00010{,}0001?

?
Задача 804

Доказать, что сумма и произведение ограниченного числа равномерно непрерывных на интервале (a,b)(a,b) функций равномерно непрерывны на этом интервале.

?
Задача 805

Доказать, что если ограниченная монотонная функция f(x)f(x) непрерывна на конечном или бесконечном интервале (a,b)(a,b), то эта функция равномерно непрерывна на интервале (a,b)(a,b).

?
Задача 806

Доказать, что если функция f(x)f(x) равномерно непрерывна на конечном интервале (a,b)(a,b), то существуют пределы

A=limxa+0f(x)иB=limxb0f(x). A=\lim _{x \to a+0} f(x) \quad \text{и} \quad B=\lim _{x \to b-0} f(x).

Верна ли эта теорема для бесконечного интервала (a,b)(a,b)?

?
Задача 806.1

Доказать, что для того, чтобы функцию f(x)f(x), определенную и непрерывную на конечном интервале (a,b)(a,b), можно было продолжить непрерывным образом на сегмент [a,b][a,b], необходимо и достаточно, чтобы функция f(x)f(x) была равномерно непрерывна на интервале (a,b)(a,b).

?
Задача 807

Модулем непрерывности функции f(x)f(x) на промежутке (a,b)(a,b) называется функция

ωf(δ)=supf(x1)f(x2), \omega _{f}(\delta )=\sup \left|f(x_{1})-f(x_{2})\right|,

где x1x_{1} и x2x_{2} — любые точки из (a,b)(a,b), связанные условием x1x2δ\left|x_{1}-x_{2}\right| \leqslant \delta.

Доказать, что для равномерной непрерывности функции f(x)f(x) на промежутке (a,b)(a,b) необходимо и достаточно, чтобы

limδ+0ωf(δ)=0. \lim _{\delta \to +0}\omega _{f}(\delta )=0.
?
Задача 808

Получить оценку модуля непрерывности ωf(δ)\omega_{f}(\delta ) (см. предыдущую задачу) вида

ωf(δ)Cδα, \omega _{f}(\delta ) \leqslant C\delta ^{\alpha },

где CC и α\alpha — константы, если:

?
(а)

f(x)=x3f(x)=x^{3} (0x1)(0 \leqslant x \leqslant 1);

(б)

f(x)=xf(x)=\sqrt{x} (0xa)(0 \leqslant x \leqslant a) и (a<x<+)(a<x<+\infty );

(в)

f(x)=sinx+cosxf(x)=\sin x+\cos x (0x2π)(0 \leqslant x \leqslant 2\pi ).