SlideShare a Scribd company logo
1 of 10
Download to read offline
บทที่ 1
ลิมิตและความตอเนื่องของ
ฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร
1.1 ความหมายของลิมิต
การศึกษาเรื่องลิมิตเปนสิ่งจําเปนมาก เพราะลิมิตมีความสําคัญมากในทางคณิตศาสตร โดยเฉพาะอยางยิ่ง
สําหรับวิชาแคลคูลัส ในหัวขอนี้เราจะเริ่มตนดวยการศึกษาแนวคิดเรื่องลิมิต แลวจึงนําไปสูการใหบทนิยามของ
ลิมิตตอไป พิจารณาฟงกชัน f ซึ่งกําหนดโดย
f(x) =
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
>
=
<−
1xx2
1x1
1xx3 2
เมื่อ
เมื่อ
เมื่อ
เราคํานวณคาของ f(x) สําหรับ x บางคาที่มีคาเขาใกล 1 ไดดังตารางตอไปนี้
x f(x) x f(x)
1.1
1.01
1.001
1.0001
1.00001
1.000001
2.2
2.02
2.002
2.0002
2.00002
2.000002
0.9
0.99
0.999
0.9999
0.99999
0.999999
2.19
2.0199
2.001999
2.00019999
2.0000199999
2.000001999999
เมื่อพิจารณาคาของ f(x) จากตาราง จะเห็นวา ถา x มีคาเขาใกล 1 ไมวาจะเขาใกลในลักษณะที่ x < 1 (ซึ่งจะ
กลาววา x เขาใกล 1 ทางซาย) หรือในลักษณะที่ x > 1 (ซึ่งจะกลาววา x เขาใกล 1 ทางขวา)
เราจะไดวา f(x) มีคาเขาใกล 2 ในกรณีเชนนี้เราจะกลาววา f(x) มีลิมิตเปน 2 เมื่อ x เขาใกล 1
และเขียนแทนดวยสัญลักษณ
1x
lim
→
f(x) = 2
ซึ่งจะสังเกตไดวา ในที่นี้ f(1) = 1
แตเราไมไดสนใจคาของ f(1) เลยวาจะมีคาหรือไม
นอกจากนั้นเราสามารถเขียนกราฟของ f ไดดังรูปที่ 1.1.1
ซึ่งจะสังเกตจากกราฟของ f ไดเชนกันวา
f(x) มีคาเขาใกล 2 เมื่อ x มีคาเขาใกล 1
รูปที่ 1.1.1
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร2
จากการศึกษาแนวคิดเรื่องลิมิตขางตน จะเห็นวาถาลิมิตมีคา เราสามารถหาคาของลิมิตโดยพิจารณาจากคา
ของฟงกชัน ซึ่งอาจจะพิจารณากราฟของฟงกชันประกอบดวยก็ได เราจะลองใชวิธีการนี้พิจารณาหาลิมิตของ
ฟงกชันตอไปนี้ ให f(x) = x
|x|
จะเห็นวา f(0) ไมมีคา
เพราะวา | x | =
⎩
⎨
⎧
<−
≥
0xx
0xx
เมื่อ
เมื่อ
เพราะฉะนั้น f(x) =
⎩
⎨
⎧
<−
>
0x1
0x1
เมื่อ
เมื่อ
เราสามารถเขียนกราฟของ f ไดดังรูปที่ 1.1.2
จะสังเกตไดวา ถา x มีคาเขาใกล 0 ทางซาย แลว f(x) = –1
และ ถา x มีคาเขาใกล 0 ทางขวา แลว f(x) = 1
จะเห็นวา เมื่อ x มีคาเขาใกล 0 คาของ f(x) ไมไดเขาใกลคาใดคาหนึ่งที่แนนอน ในกรณีเชนนี้เราจะกลาววา
ลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล 0 ไมมีคา และเขียนแทนดวยสัญลักษณ
0x
lim
→
f(x) ไมมีคา
ในการพิจารณาคาของ
ax
lim
→
f(x) เราตองพิจารณาคาของ f(x) ที่จุดอื่น ๆ ใน fD ที่อยูใกล a แสดงวา a
ตองเปนจุดที่มีจุดอื่นใน fD อยูใกล ๆ ซึ่งจุดที่มีสมบัติเชนนี้เราเรียกวาจุดลิมิต
เพราะฉะนั้นในการกลาวถึงบทนิยามของลิมิต
ax
lim
→
f(x) จึงจําเปนตองรูความหมายของ จุดลิมิต ดังนี้
บทนิยาม 1.1.1 ให E ⊆ R และ a ∈ R เราจะกลาววา a เปน จุดลิมิต (limit point) ของ E ก็ตอเมื่อ
สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก δ ที่กําหนดให จะไดวา ((a – δ, a + δ) – {a}) ∩ E ≠ ∅
ตัวอยางเชน 1. ให 1E = [1, 2] จะไดวา จุดทุกจุดใน 1E เปนจุดลิมิตของ 1E
2. ให 2E = (1, 2) จะไดวา จุดทุกจุดใน 2E เปนจุดลิมิตของ 2E รวมทั้ง 1 และ 2 ก็เปนจุดลิมิตของ 2E
3. ให 3E = (1, 2) ∪ {3} จะไดวา จุดทุกจุดใน [1, 2] เปนจุดลิมิตของ 3E แต 3 ไมเปนจุดลิมิตของ 3E
เพราะวา มี δ = 0.5 ซึ่ง ((3 – δ, 3 + δ) – {3}) ∩ 3E = ((2.5, 3.5) – {3}) ∩ 3E = ∅
4. ให 4E = {1, 2, 3} จะไดวา 4E ไมมีจุดลิมิตเลย
5. ให 5E = R จะไดวาจุดทุกจุดใน 5E เปนจุดลิมิตของ 5E
ขอสังเกต
1. จุดลิมิตของเซตใดก็คือจุดที่มีจุดอื่นในเซตนั้นอยูใกล ๆ นั่นเอง ซึ่งอาจจะอยูใกล ๆ ทั้งสองดาน หรือ
ดานใดดานหนึ่งเพียงดานเดียวก็ได เชน 1.5 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยมีจุดอื่นใน (1, 2) อยูใกล ๆ 1.5
ทั้งสองดาน แต 1 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยมีจุดอื่นใน (1, 2) อยูใกล ๆ 1 ทางดานขวาเทานั้น
2. จุดลิมิตของเซตใดอาจจะอยูหรือไมอยูในเซตนั้นก็ได เชน 1.5 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยที่
1.5 ∈ (1, 2) แต 1 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยที่ 1 ∉ (1, 2)
บทนิยาม 1.1.2 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D เราจะกลาววา f(x) มีลิมิต (limit)
เปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a และเขียนแทนดวยสัญลักษณ
ax
lim
→
f(x) = L
ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < δ
รูปที่ 1.1.2
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 3
เราอาจพิจารณาความหมายของ
ax
lim
→
f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.1.3
สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε เราสามารถหาจํานวนจริงบวก δ ได ที่ทําให | f(x) – L | < ε
ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < δ
ทฤษฎีบท 1.1.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D
ถา
ax
lim
→
f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น
เพราะฉะนั้น ถา
ax
lim
→
f(x) = 1L และ
ax
lim
→
f(x) = 2L แลว 1L = 2L
บทพิสูจน สมมติวา 1L ≠ 2L เพราะฉะนั้น 2
1 | 1L – 2L | > 0
เพราะวา
ax
lim
→
f(x) = 1L จะไดวา มี 1δ > 0 ที่ทําให
| f(x) – 1L | <
2
1 | 1L – 2L | ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < 1δ
เพราะวา
ax
lim
→
f(x) = 2L จะไดวา มี 2δ > 0 ที่ทําให
| f(x) – 2L | <
2
1 | 1L – 2L | ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < 2δ
เลือก δ = min { 1δ , 2δ }
เนื่องจาก a เปนจุดลิมิตของ D ดังนั้นจะมี x ∈ ((a – δ , a + δ) – {a}) ∩ D
ซึ่งจะไดวา | 1L – 2L | = | 1L – f(x) + f(x) – 2L |
≤ | 1L – f(x) | + | f(x) – 2L |
<
2
1 | 1L – 2L | + 2
1 | 1L – 2L |
= | 1L – 2L |
เพราะฉะนั้น | 1L – 2L | < | 1L – 2L | ซึ่งเปนไปไมได เพราะฉะนั้น 1L = 2L
ตัวอยาง 1.1.1 จงแสดงวา
1x
lim
−→
(4x + 9) = 5
แนวคิด เราจะตองแสดงวา สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริง δ > 0
ที่ทําให | (4x + 9) – 5 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ
จะเห็นวาจุดสําคัญของการแสดงขอความนี้อยูที่การเลือก δ ที่เหมาะสม ซึ่งสามารถทําได
รูปที่ 1.1.3
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร4
โดยพิจารณาจาก | (4x + 9) – 5 | ดังนี้
| (4x + 9) – 5 | = | 4x + 4 | = 4 | x + 1 | < 4δ
เพราะฉะนั้น เราควรเลือก δ ที่ทําให 4δ ≤ ε หรือ δ ≤
4
ε
วิธีทํา กําหนดให ε > 0
เลือก δ = 4
ε เพราะฉะนั้น δ > 0
ให x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ
จะไดวา | (4x + 9) – 5 | = | 4x + 4 | = 4 | x + 1 | < 4δ = (4)( 4
ε ) = ε
เพราะฉะนั้น | (4x + 9) – 5 | < ε
เพราะฉะนั้น สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริง δ = 4
ε ที่ทําให | (4x + 9) – 5 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ
เพราะฉะนั้น
1x
lim
−→
(4x + 9) = 5
ตัวอยาง 1.1.2 จงแสดงวา
0x
lim
→
sinx = 0
แนวคิด เราจะตองแสดงวา สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริง δ > 0 ที่ทําให | sinx – 0 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ
วิธีทํา ในการเลือก δ เราจําเปนตองทราบความสัมพันธระหวาง | sinx | และ | x |
พิจารณาวงกลมหนึ่งหนวย 2
x + 2
y = 1
กรณีที่ 1. 0 < x <
2
π
จากรูปที่ 1.1.4 พิกัดของจุด P คือ (cosx, sinx)
ลากเสนตรงจากจุด P มาตั้งฉากกับแกน X ที่จุด Q
จะไดวา | sinx | = sinx = PQ ≤ PA ≤ ความยาวของสวนโคง PA = x = | x |
เพราะฉะนั้น | sinx | ≤ | x | หรือ sinx ≤ x ทุก x ∈ (0, 2
π )
กรณีที่ 2. 2
π− < x < 0 จะไดวา 0 < –x <
2
π เพราะฉะนั้น sin(–x) ≤ –x
ซึ่งจะไดวา –sinx ≤ –x
เพราะฉะนั้น | sinx | = –sinx ≤ -x = | x |
เพราะฉะนั้นจากทั้ง 2 กรณีจะไดวา | sinx | ≤ | x | ทุก x ∈ ( 2
π− , 2
π ) – {0}
รูปที่ 1.1.4
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 5
ตอไปเราจะแสดงวา
0x
lim
→
sinx = 0
กําหนดให ε > 0
เลือก δ = ε เพราะฉะนั้น δ > 0
ให x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ
จะไดวา | sinx – 0 | = | sinx | ≤ | x | < δ = ε
เพราะฉะนั้น | sinx – 0 | < ε
เพราะฉะนั้น สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริง δ = ε ที่ทําให | sinx – 0 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ
เพราะฉะนั้น
0x
lim
→
sinx = 0
แบบฝกหัด 1.1
1. กําหนดให
3x
lim
→
(2x – 9) = –3
จงแสดงวา สําหรับจํานวนจริงบวก ε จะไดวา | (2x – 9) + 3 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 3 | <
2
ε
2. กําหนดให
1x
lim
−→
(2 + 3 | x |) = 5
จงหาจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | (2 + 3 | x |) – 5 | < 0.015 ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ
3. กําหนดให
2x
lim
−→
2
x = 4
จงแสดงวา ถา 0 < | x + 2 | < 0.01 แลว | 2
x – 4 | < 0.05
4. กําหนดให
2x
lim
→ 1x
1
+
= 3
1
จงแสดงวา สําหรับจํานวนจริงบวก ε ถา 1 < x < 3 และ 0 < | x – 2 | < 6ε แลว | 1x
1
+
– 3
1 | < ε
5. โดยใชบทนิยาม 1.1.2 จงแสดงวา
5.1
2x
lim
→
x = 2 5.2
1x
lim
→
(2x + 4) = 6
5.3
1x
lim
−→
(3x + 2) = –1 5.4
3x
lim
→
(8 - 2x) = 2
5.5
2x
lim
→ 1x
1
+
= 3
1
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร6
1.2 ลิมิตทางซายและลิมิตทางขวา
ในหัวขอ 1.1 เราไดศึกษาความหมายของ
ax
lim
→
f(x) มาแลว ซึ่งเปนการพิจารณาคาของ f(x) เมื่อ x มีคา
เขาใกล a โดยที่ x จะมีคาเขาใกล a ทั้งทางซาย (x < a) และทางขวา (x > a) ในหัวขอนี้ เราจะแบงการ
พิจารณาคาของ f(x) เปน 2 ทาง คือ พิจารณาเมื่อ x มีคาเขาใกล a ทางซายเทานั้น และพิจารณาเมื่อ x มีคา
เขาใกล a ทางขวาเทานั้น ดังบทนิยามตอไปนี้
บทนิยาม 1.2.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D ∩ (–∞, a)
เราจะกลาววา f(x) มีลิมิตเปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a ทางซาย
และเขียนแทนดวยสัญลักษณ −→ax
lim f(x) = L ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < a – x < δ (หรือ a – δ < x < a)
และเราจะกลาววา L เปน ลิมิตทางซาย (left-hand limit) ของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a
เราอาจพิจารณาความหมายของ −→ax
lim f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.2.1
บทนิยาม 1.2.2 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D ∩ (a, ∞) เราจะกลาววา f(x)
มีลิมิตเปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a ทางขวา และเขียนแทนดวย สัญลักษณ +→ax
lim f(x) = L
ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให
จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < x – a < δ (หรือ a < x < a + δ)
และเราจะกลาววา L เปน ลิมิตทางขวา (right-hand limit) ของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a
เราอาจพิจารณาความหมายของ +→ax
lim f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.2.2
รูปที่ 1.2.1
รูปที่ 1.2.2
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 7
ขอสังเกต
1. ถา −→ax
lim f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น
และถา +→ax
lim f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น
ซึ่งเราสามารถพิสูจนขอความทั้งสองไดในทํานองเดียวกันกับการพิสูจนทฤษฎีบท 1.1.1
2. ในกรณีที่ D เปนชวงที่มีจุด a เปนจุดปลายชวง
ถาจุด a เปนจุดปลายชวงทางซาย แลวเราจะถือวา
ax
lim
→
f(x) ก็คือ +→ax
lim f(x)
และถาจุด a เปนจุดปลายชวงทางขวา แลวเราจะถือวา
ax
lim
→
f(x) ก็คือ −→ax
lim f(x)
ตัวอยางเชน f(x) = x จะเห็นวา fD = [0, ∞) ซึ่ง
0x
lim
→
f(x) ก็คือ +→0x
lim f(x)
กอนอื่น เราจะพิจารณาหาคาของลิมิตทางซายและลิมิตทางขวา รวมทั้งลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a โดย
การพิจารณาจากกราฟของ f ที่กําหนดให ดังรูปที่ 1.2.3
ในที่นี้ fD = [–2, 4)
เมื่อพิจารณาที่จุด a = 0 จะไดวา −→0x
lim f(x) = 0, +→0x
lim f(x) = 0 และ
0x
lim
→
f(x) = 0
เมื่อพิจารณาที่จุด a = 2 จะไดวา −→2x
lim f(x) = 0, +→2x
lim f(x) = 1 แต
2x
lim
→
f(x) ไมมีคา
เมื่อพิจารณาที่จุด a = –2 จะไดวา
2x
lim
−→
f(x) = +−→ 2x
lim f(x) = 4 แต −−→ 2x
lim f(x) ไมมีความหมาย
เมื่อพิจารณาที่จุด a = 4 จะไดวา
4x
lim
→
f(x) = −→4x
lim f(x) = 3 แต +→4x
lim f(x) ไมมีความหมาย
เราจะสังเกตไดวา
ถา −→ax
lim f(x) และ +→ax
lim f(x) มีคา แลว
ax
lim
→
f(x) มีคา ก็ตอเมื่อ −→ax
lim f(x) = +→ax
lim f(x) เทานั้น
ซึ่งขอสังเกตนี้เปนจริง ดังทฤษฎีบทตอไปนี้
ทฤษฎีบท 1.2.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของทั้ง D ∩ (–∞, a) และ D ∩ (a, ∞)
และให L เปนจํานวนจริง จะไดวา
ax
lim
→
f(x) = L ก็ตอเมื่อ −→ax
lim f(x) = L = +→ax
lim f(x)
รูปที่ 1.2.3
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร8
ตัวอยาง 1.2.1 กําหนดให f(x) = sgn(x) =
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
>
=
<−
0x1
0x0
0x1
เมื่อ
เมื่อ
เมื่อ
จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→0x
lim f(x), +→0x
lim f(x) และ
0x
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
วิธีทํา กราฟของ f คือ
จากรูป จะไดวา −→0x
lim f(x) = –1 และ +→0x
lim f(x) = 1
เพราะฉะนั้น
0x
lim
→
f(x) ไมมีคา
หมายเหตุ f(x) = sgn(x) ทุก x ∈ R มีชื่อเรียกวา ฟงกชันซิกนัม (signum function)
ตัวอยาง 1.2.2 กําหนดให f(x) = x + [ x ] เมื่อ x ∈ [0, 2) โดยที่ [ x ] คือจํานวนเต็มที่มากที่สุดที่มีคา
นอยกวาหรือเทากับ x
จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→1x
lim f(x), +→1x
lim f(x) และ
1x
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
วิธีทํา พิจารณา [x] เมื่อ x ∈ [0, 2)
จะไดวา [x] =
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
<≤
<≤
2x11
1x00
เมื่อ
เมื่อ
จะไดวา f(x) = x + [x] =
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
<≤+
<≤
2x11x
1x0x
เมื่อ
เมื่อ
กราฟของ f คือ
จากรูป จะไดวา −→1x
lim f(x) = 1 และ +→1x
lim f(x) = 2
เพราะฉะนั้น
1x
lim
→
f(x) ไมมีคา
หมายเหตุ f(x) = [x] ทุก x ∈ R มีชื่อเรียกวา ฟงกชันจํานวนเต็มมากที่สุด (greatest integer function)
รูปที่ 1.2.4
รูปที่ 1.2.5
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 9
ตัวอยาง 1.2.3 กําหนดให f(x) =
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
>−
<−
1x2
1x3x2
เมื่อ
เมื่อ
จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→1x
lim f(x), +→1x
lim f(x) และ
1x
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
วิธีทํา กราฟของ f คือ
จากรูป จะไดวา −→1x
lim f(x) = –2 และ +→1x
lim f(x) = -2 เพราะฉะนั้น
1x
lim
→
f(x) = –2
ตัวอยาง 1.2.4 กําหนดให f(x) =
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
≥−
<
2xx5
2x2
เมื่อ
เมื่อ
จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→2x
lim f(x), +→2x
lim f(x) และ
2x
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
วิธีทํา กราฟของ f คือ
จากรูปที่ 1.2.7 จะไดวา −→2x
lim f(x) = 2 และ +→2x
lim f(x) = 3 เพราะฉะนั้น
2x
lim
→
f(x) ไมมีคา
แบบฝกหัด 1.2
1. จากกราฟของ f และจุด a ที่กําหนดให
จงหาลิมิตทางซาย ลิมิตทางขวา และลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a ถาลิมิตมีคา
1.1 a = –2, 2
รูปที่ 1.2.6
รูปที่ 1.2.7
บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร10
1.2 a = –1, 3, 4
1.3 a = –2, –1, 1, 2
2. จากฟงกชัน f และจุด a ที่กําหนดให
จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→ax
lim f(x), +→ax
lim f(x) และ
ax
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
2.1 f(x) =
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
>−
≤≤
<−
3x1x
3x12
1xx2 2
เมื่อ
เมื่อ
เมื่อ
และ a = 1, 3
2.2 f(x) =
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
>−
≤<
≤−−
4xx29
4x21
2x2xx2
เมื่อ
เมื่อ
เมื่อ
และ a = 2, 4
3. จากฟงกชัน f และจุด a ที่กําหนดให จงพิจารณาวา −→ax
lim f(x), +→ax
lim f(x) และ
ax
lim
→
f(x) มีคาหรือไม
3.1 f(x) = |2x|
4x2
−
− และ a = 2
3.2 f(x) = |1x|
1x3
−
− และ a = 1
3.3 f(x) = (x + 1)sgn(x) และ a = 0
3.4 f(x) = x – [x] และ a = 4
3.5 f(x) = [x] และ a = 2
3.6 f(x) = |x|
x และ a = 0
3.7 f(x) = 2
x + x + 1 และ a = –1

More Related Content

What's hot

การแก้สมการ
การแก้สมการการแก้สมการ
การแก้สมการAon Narinchoti
 
เลขยกกำลังและลอการิทึม
เลขยกกำลังและลอการิทึมเลขยกกำลังและลอการิทึม
เลขยกกำลังและลอการิทึมJiraprapa Suwannajak
 
การแก้อสมการ
การแก้อสมการการแก้อสมการ
การแก้อสมการAon Narinchoti
 
อนุพันธ์
อนุพันธ์อนุพันธ์
อนุพันธ์krurutsamee
 
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวพัน พัน
 
ระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้นระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้นRitthinarongron School
 
Chapter 3 อนุกรม
Chapter 3 อนุกรมChapter 3 อนุกรม
Chapter 3 อนุกรมPumPui Oranuch
 
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวeakbordin
 
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์บทที่ 3 อนุกรมอนันต์
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์eakbordin
 
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวแบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวsontayath
 
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒ
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒPat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒ
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒMajolica-g
 
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001Thidarat Termphon
 
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจ
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจแบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจ
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจชัชชญา ช่างเจริญ
 
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว มีเหมือน
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว  มีเหมือนสื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว  มีเหมือน
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว มีเหมือนพัน พัน
 
7 วิชาสามัญ คณิต 57+เฉลย
7 วิชาสามัญ  คณิต 57+เฉลย7 วิชาสามัญ  คณิต 57+เฉลย
7 วิชาสามัญ คณิต 57+เฉลยsm_anukul
 
Sequence and series 01
Sequence and series 01Sequence and series 01
Sequence and series 01manrak
 
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปรการแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปรพัน พัน
 
เฉลยแคลคูลัส
เฉลยแคลคูลัสเฉลยแคลคูลัส
เฉลยแคลคูลัสkrurutsamee
 

What's hot (20)

การแก้สมการ
การแก้สมการการแก้สมการ
การแก้สมการ
 
เลขยกกำลังและลอการิทึม
เลขยกกำลังและลอการิทึมเลขยกกำลังและลอการิทึม
เลขยกกำลังและลอการิทึม
 
การแก้อสมการ
การแก้อสมการการแก้อสมการ
การแก้อสมการ
 
อนุพันธ์
อนุพันธ์อนุพันธ์
อนุพันธ์
 
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
 
ระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้นระบบสมการเชิงเส้น
ระบบสมการเชิงเส้น
 
Chapter 3 อนุกรม
Chapter 3 อนุกรมChapter 3 อนุกรม
Chapter 3 อนุกรม
 
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
การประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
 
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์บทที่ 3 อนุกรมอนันต์
บทที่ 3 อนุกรมอนันต์
 
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียวแบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบทดสอบสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
 
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒ
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒPat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒ
Pat1 เธ„เธงเธฒเธกเธ–เธ™เธฑเธ”เธ—เธฒเธ‡เธ„เธ“เธดเธ•เธจเธฒเธชเธ•เธฃเนŒ
 
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001
คณิตศาสตร์ ม.ปลาย พค31001
 
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจ
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจแบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจ
แบบฝึกทักษะแคลคูลัสเบื้องต้น สว.กจ
 
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว มีเหมือน
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว  มีเหมือนสื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว  มีเหมือน
สื่อรายวิชา ค 31201 (สมการเส้นตรง) ครูขวัญแก้ว มีเหมือน
 
7 วิชาสามัญ คณิต 57+เฉลย
7 วิชาสามัญ  คณิต 57+เฉลย7 วิชาสามัญ  คณิต 57+เฉลย
7 วิชาสามัญ คณิต 57+เฉลย
 
Sequence and series 01
Sequence and series 01Sequence and series 01
Sequence and series 01
 
Set krupom
Set krupomSet krupom
Set krupom
 
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปรการแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
การแก้ระบบสมการเชิงเส้นสองตัวแปร
 
Real (1)
Real (1)Real (1)
Real (1)
 
เฉลยแคลคูลัส
เฉลยแคลคูลัสเฉลยแคลคูลัส
เฉลยแคลคูลัส
 

Similar to 9789740331131

Similar to 9789740331131 (20)

9789740333005
97897403330059789740333005
9789740333005
 
ปริพันธ์
ปริพันธ์ปริพันธ์
ปริพันธ์
 
Chapter 4 ลิมิตของฟังก์ชัน
Chapter 4 ลิมิตของฟังก์ชันChapter 4 ลิมิตของฟังก์ชัน
Chapter 4 ลิมิตของฟังก์ชัน
 
1ลิมิต2ไว้สอนจริง
1ลิมิต2ไว้สอนจริง1ลิมิต2ไว้สอนจริง
1ลิมิต2ไว้สอนจริง
 
1ลิมิต2ไว้สอนจริง
1ลิมิต2ไว้สอนจริง1ลิมิต2ไว้สอนจริง
1ลิมิต2ไว้สอนจริง
 
Limit
LimitLimit
Limit
 
Math9
Math9Math9
Math9
 
สรุปเนื้อหา O- net ม.6
สรุปเนื้อหา O- net ม.6 สรุปเนื้อหา O- net ม.6
สรุปเนื้อหา O- net ม.6
 
Calculus
CalculusCalculus
Calculus
 
ลิมิต
ลิมิตลิมิต
ลิมิต
 
Pre 7-วิชา 3
Pre  7-วิชา 3Pre  7-วิชา 3
Pre 7-วิชา 3
 
Exponential and logarithm function
Exponential and logarithm functionExponential and logarithm function
Exponential and logarithm function
 
Calculus1
Calculus1Calculus1
Calculus1
 
4339
43394339
4339
 
Matrix
MatrixMatrix
Matrix
 
การอินทีเกรต
การอินทีเกรตการอินทีเกรต
การอินทีเกรต
 
ประวัติ แคลคูลัส
ประวัติ แคลคูลัสประวัติ แคลคูลัส
ประวัติ แคลคูลัส
 
3.2 การแก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียว 
3.2 การแก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียว 3.2 การแก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียว 
3.2 การแก้สมการกำลังสองตัวแปรเดียว 
 
43040989[1]
43040989[1]43040989[1]
43040989[1]
 
43040989[1]
43040989[1]43040989[1]
43040989[1]
 

More from CUPress

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737CUPress
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560CUPress
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478CUPress
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270CUPress
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102CUPress
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096CUPress
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072CUPress
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027CUPress
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914CUPress
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907CUPress
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686CUPress
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457CUPress
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440CUPress
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389CUPress
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280CUPress
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365CUPress
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303CUPress
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242CUPress
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235CUPress
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099CUPress
 

More from CUPress (20)

9789740337737
97897403377379789740337737
9789740337737
 
9789740337560
97897403375609789740337560
9789740337560
 
9789740337478
97897403374789789740337478
9789740337478
 
9789740337270
97897403372709789740337270
9789740337270
 
9789740337102
97897403371029789740337102
9789740337102
 
9789740337096
97897403370969789740337096
9789740337096
 
9789740337072
97897403370729789740337072
9789740337072
 
9789740337027
97897403370279789740337027
9789740337027
 
9789740336914
97897403369149789740336914
9789740336914
 
9789740336907
97897403369079789740336907
9789740336907
 
9789740336686
97897403366869789740336686
9789740336686
 
9789740336457
97897403364579789740336457
9789740336457
 
9789740336440
97897403364409789740336440
9789740336440
 
9789740336389
97897403363899789740336389
9789740336389
 
9789740336280
97897403362809789740336280
9789740336280
 
9789740336365
97897403363659789740336365
9789740336365
 
9789740336303
97897403363039789740336303
9789740336303
 
9789740336242
97897403362429789740336242
9789740336242
 
9789740336235
97897403362359789740336235
9789740336235
 
9789740336099
97897403360999789740336099
9789740336099
 

9789740331131

  • 1. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของ ฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 1.1 ความหมายของลิมิต การศึกษาเรื่องลิมิตเปนสิ่งจําเปนมาก เพราะลิมิตมีความสําคัญมากในทางคณิตศาสตร โดยเฉพาะอยางยิ่ง สําหรับวิชาแคลคูลัส ในหัวขอนี้เราจะเริ่มตนดวยการศึกษาแนวคิดเรื่องลิมิต แลวจึงนําไปสูการใหบทนิยามของ ลิมิตตอไป พิจารณาฟงกชัน f ซึ่งกําหนดโดย f(x) = ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ > = <− 1xx2 1x1 1xx3 2 เมื่อ เมื่อ เมื่อ เราคํานวณคาของ f(x) สําหรับ x บางคาที่มีคาเขาใกล 1 ไดดังตารางตอไปนี้ x f(x) x f(x) 1.1 1.01 1.001 1.0001 1.00001 1.000001 2.2 2.02 2.002 2.0002 2.00002 2.000002 0.9 0.99 0.999 0.9999 0.99999 0.999999 2.19 2.0199 2.001999 2.00019999 2.0000199999 2.000001999999 เมื่อพิจารณาคาของ f(x) จากตาราง จะเห็นวา ถา x มีคาเขาใกล 1 ไมวาจะเขาใกลในลักษณะที่ x < 1 (ซึ่งจะ กลาววา x เขาใกล 1 ทางซาย) หรือในลักษณะที่ x > 1 (ซึ่งจะกลาววา x เขาใกล 1 ทางขวา) เราจะไดวา f(x) มีคาเขาใกล 2 ในกรณีเชนนี้เราจะกลาววา f(x) มีลิมิตเปน 2 เมื่อ x เขาใกล 1 และเขียนแทนดวยสัญลักษณ 1x lim → f(x) = 2 ซึ่งจะสังเกตไดวา ในที่นี้ f(1) = 1 แตเราไมไดสนใจคาของ f(1) เลยวาจะมีคาหรือไม นอกจากนั้นเราสามารถเขียนกราฟของ f ไดดังรูปที่ 1.1.1 ซึ่งจะสังเกตจากกราฟของ f ไดเชนกันวา f(x) มีคาเขาใกล 2 เมื่อ x มีคาเขาใกล 1 รูปที่ 1.1.1
  • 2. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร2 จากการศึกษาแนวคิดเรื่องลิมิตขางตน จะเห็นวาถาลิมิตมีคา เราสามารถหาคาของลิมิตโดยพิจารณาจากคา ของฟงกชัน ซึ่งอาจจะพิจารณากราฟของฟงกชันประกอบดวยก็ได เราจะลองใชวิธีการนี้พิจารณาหาลิมิตของ ฟงกชันตอไปนี้ ให f(x) = x |x| จะเห็นวา f(0) ไมมีคา เพราะวา | x | = ⎩ ⎨ ⎧ <− ≥ 0xx 0xx เมื่อ เมื่อ เพราะฉะนั้น f(x) = ⎩ ⎨ ⎧ <− > 0x1 0x1 เมื่อ เมื่อ เราสามารถเขียนกราฟของ f ไดดังรูปที่ 1.1.2 จะสังเกตไดวา ถา x มีคาเขาใกล 0 ทางซาย แลว f(x) = –1 และ ถา x มีคาเขาใกล 0 ทางขวา แลว f(x) = 1 จะเห็นวา เมื่อ x มีคาเขาใกล 0 คาของ f(x) ไมไดเขาใกลคาใดคาหนึ่งที่แนนอน ในกรณีเชนนี้เราจะกลาววา ลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล 0 ไมมีคา และเขียนแทนดวยสัญลักษณ 0x lim → f(x) ไมมีคา ในการพิจารณาคาของ ax lim → f(x) เราตองพิจารณาคาของ f(x) ที่จุดอื่น ๆ ใน fD ที่อยูใกล a แสดงวา a ตองเปนจุดที่มีจุดอื่นใน fD อยูใกล ๆ ซึ่งจุดที่มีสมบัติเชนนี้เราเรียกวาจุดลิมิต เพราะฉะนั้นในการกลาวถึงบทนิยามของลิมิต ax lim → f(x) จึงจําเปนตองรูความหมายของ จุดลิมิต ดังนี้ บทนิยาม 1.1.1 ให E ⊆ R และ a ∈ R เราจะกลาววา a เปน จุดลิมิต (limit point) ของ E ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก δ ที่กําหนดให จะไดวา ((a – δ, a + δ) – {a}) ∩ E ≠ ∅ ตัวอยางเชน 1. ให 1E = [1, 2] จะไดวา จุดทุกจุดใน 1E เปนจุดลิมิตของ 1E 2. ให 2E = (1, 2) จะไดวา จุดทุกจุดใน 2E เปนจุดลิมิตของ 2E รวมทั้ง 1 และ 2 ก็เปนจุดลิมิตของ 2E 3. ให 3E = (1, 2) ∪ {3} จะไดวา จุดทุกจุดใน [1, 2] เปนจุดลิมิตของ 3E แต 3 ไมเปนจุดลิมิตของ 3E เพราะวา มี δ = 0.5 ซึ่ง ((3 – δ, 3 + δ) – {3}) ∩ 3E = ((2.5, 3.5) – {3}) ∩ 3E = ∅ 4. ให 4E = {1, 2, 3} จะไดวา 4E ไมมีจุดลิมิตเลย 5. ให 5E = R จะไดวาจุดทุกจุดใน 5E เปนจุดลิมิตของ 5E ขอสังเกต 1. จุดลิมิตของเซตใดก็คือจุดที่มีจุดอื่นในเซตนั้นอยูใกล ๆ นั่นเอง ซึ่งอาจจะอยูใกล ๆ ทั้งสองดาน หรือ ดานใดดานหนึ่งเพียงดานเดียวก็ได เชน 1.5 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยมีจุดอื่นใน (1, 2) อยูใกล ๆ 1.5 ทั้งสองดาน แต 1 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยมีจุดอื่นใน (1, 2) อยูใกล ๆ 1 ทางดานขวาเทานั้น 2. จุดลิมิตของเซตใดอาจจะอยูหรือไมอยูในเซตนั้นก็ได เชน 1.5 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยที่ 1.5 ∈ (1, 2) แต 1 เปนจุดลิมิตของ (1, 2) โดยที่ 1 ∉ (1, 2) บทนิยาม 1.1.2 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D เราจะกลาววา f(x) มีลิมิต (limit) เปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a และเขียนแทนดวยสัญลักษณ ax lim → f(x) = L ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < δ รูปที่ 1.1.2
  • 3. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 3 เราอาจพิจารณาความหมายของ ax lim → f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.1.3 สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε เราสามารถหาจํานวนจริงบวก δ ได ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < δ ทฤษฎีบท 1.1.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D ถา ax lim → f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น เพราะฉะนั้น ถา ax lim → f(x) = 1L และ ax lim → f(x) = 2L แลว 1L = 2L บทพิสูจน สมมติวา 1L ≠ 2L เพราะฉะนั้น 2 1 | 1L – 2L | > 0 เพราะวา ax lim → f(x) = 1L จะไดวา มี 1δ > 0 ที่ทําให | f(x) – 1L | < 2 1 | 1L – 2L | ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < 1δ เพราะวา ax lim → f(x) = 2L จะไดวา มี 2δ > 0 ที่ทําให | f(x) – 2L | < 2 1 | 1L – 2L | ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < | x – a | < 2δ เลือก δ = min { 1δ , 2δ } เนื่องจาก a เปนจุดลิมิตของ D ดังนั้นจะมี x ∈ ((a – δ , a + δ) – {a}) ∩ D ซึ่งจะไดวา | 1L – 2L | = | 1L – f(x) + f(x) – 2L | ≤ | 1L – f(x) | + | f(x) – 2L | < 2 1 | 1L – 2L | + 2 1 | 1L – 2L | = | 1L – 2L | เพราะฉะนั้น | 1L – 2L | < | 1L – 2L | ซึ่งเปนไปไมได เพราะฉะนั้น 1L = 2L ตัวอยาง 1.1.1 จงแสดงวา 1x lim −→ (4x + 9) = 5 แนวคิด เราจะตองแสดงวา สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริง δ > 0 ที่ทําให | (4x + 9) – 5 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ จะเห็นวาจุดสําคัญของการแสดงขอความนี้อยูที่การเลือก δ ที่เหมาะสม ซึ่งสามารถทําได รูปที่ 1.1.3
  • 4. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร4 โดยพิจารณาจาก | (4x + 9) – 5 | ดังนี้ | (4x + 9) – 5 | = | 4x + 4 | = 4 | x + 1 | < 4δ เพราะฉะนั้น เราควรเลือก δ ที่ทําให 4δ ≤ ε หรือ δ ≤ 4 ε วิธีทํา กําหนดให ε > 0 เลือก δ = 4 ε เพราะฉะนั้น δ > 0 ให x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ จะไดวา | (4x + 9) – 5 | = | 4x + 4 | = 4 | x + 1 | < 4δ = (4)( 4 ε ) = ε เพราะฉะนั้น | (4x + 9) – 5 | < ε เพราะฉะนั้น สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริง δ = 4 ε ที่ทําให | (4x + 9) – 5 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ เพราะฉะนั้น 1x lim −→ (4x + 9) = 5 ตัวอยาง 1.1.2 จงแสดงวา 0x lim → sinx = 0 แนวคิด เราจะตองแสดงวา สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริง δ > 0 ที่ทําให | sinx – 0 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ วิธีทํา ในการเลือก δ เราจําเปนตองทราบความสัมพันธระหวาง | sinx | และ | x | พิจารณาวงกลมหนึ่งหนวย 2 x + 2 y = 1 กรณีที่ 1. 0 < x < 2 π จากรูปที่ 1.1.4 พิกัดของจุด P คือ (cosx, sinx) ลากเสนตรงจากจุด P มาตั้งฉากกับแกน X ที่จุด Q จะไดวา | sinx | = sinx = PQ ≤ PA ≤ ความยาวของสวนโคง PA = x = | x | เพราะฉะนั้น | sinx | ≤ | x | หรือ sinx ≤ x ทุก x ∈ (0, 2 π ) กรณีที่ 2. 2 π− < x < 0 จะไดวา 0 < –x < 2 π เพราะฉะนั้น sin(–x) ≤ –x ซึ่งจะไดวา –sinx ≤ –x เพราะฉะนั้น | sinx | = –sinx ≤ -x = | x | เพราะฉะนั้นจากทั้ง 2 กรณีจะไดวา | sinx | ≤ | x | ทุก x ∈ ( 2 π− , 2 π ) – {0} รูปที่ 1.1.4
  • 5. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 5 ตอไปเราจะแสดงวา 0x lim → sinx = 0 กําหนดให ε > 0 เลือก δ = ε เพราะฉะนั้น δ > 0 ให x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ จะไดวา | sinx – 0 | = | sinx | ≤ | x | < δ = ε เพราะฉะนั้น | sinx – 0 | < ε เพราะฉะนั้น สําหรับทุก ๆ จํานวนจริง ε > 0 ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริง δ = ε ที่ทําให | sinx – 0 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 0 | < δ เพราะฉะนั้น 0x lim → sinx = 0 แบบฝกหัด 1.1 1. กําหนดให 3x lim → (2x – 9) = –3 จงแสดงวา สําหรับจํานวนจริงบวก ε จะไดวา | (2x – 9) + 3 | < ε ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x – 3 | < 2 ε 2. กําหนดให 1x lim −→ (2 + 3 | x |) = 5 จงหาจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | (2 + 3 | x |) – 5 | < 0.015 ทุก x ∈ R ซึ่ง 0 < | x + 1 | < δ 3. กําหนดให 2x lim −→ 2 x = 4 จงแสดงวา ถา 0 < | x + 2 | < 0.01 แลว | 2 x – 4 | < 0.05 4. กําหนดให 2x lim → 1x 1 + = 3 1 จงแสดงวา สําหรับจํานวนจริงบวก ε ถา 1 < x < 3 และ 0 < | x – 2 | < 6ε แลว | 1x 1 + – 3 1 | < ε 5. โดยใชบทนิยาม 1.1.2 จงแสดงวา 5.1 2x lim → x = 2 5.2 1x lim → (2x + 4) = 6 5.3 1x lim −→ (3x + 2) = –1 5.4 3x lim → (8 - 2x) = 2 5.5 2x lim → 1x 1 + = 3 1
  • 6. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร6 1.2 ลิมิตทางซายและลิมิตทางขวา ในหัวขอ 1.1 เราไดศึกษาความหมายของ ax lim → f(x) มาแลว ซึ่งเปนการพิจารณาคาของ f(x) เมื่อ x มีคา เขาใกล a โดยที่ x จะมีคาเขาใกล a ทั้งทางซาย (x < a) และทางขวา (x > a) ในหัวขอนี้ เราจะแบงการ พิจารณาคาของ f(x) เปน 2 ทาง คือ พิจารณาเมื่อ x มีคาเขาใกล a ทางซายเทานั้น และพิจารณาเมื่อ x มีคา เขาใกล a ทางขวาเทานั้น ดังบทนิยามตอไปนี้ บทนิยาม 1.2.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D ∩ (–∞, a) เราจะกลาววา f(x) มีลิมิตเปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a ทางซาย และเขียนแทนดวยสัญลักษณ −→ax lim f(x) = L ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < a – x < δ (หรือ a – δ < x < a) และเราจะกลาววา L เปน ลิมิตทางซาย (left-hand limit) ของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a เราอาจพิจารณาความหมายของ −→ax lim f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.2.1 บทนิยาม 1.2.2 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของ D ∩ (a, ∞) เราจะกลาววา f(x) มีลิมิตเปนจํานวนจริง L เมื่อ x เขาใกล a ทางขวา และเขียนแทนดวย สัญลักษณ +→ax lim f(x) = L ก็ตอเมื่อ สําหรับทุก ๆ จํานวนจริงบวก ε ที่กําหนดให จะมีจํานวนจริงบวก δ ที่ทําให | f(x) – L | < ε ทุก x ∈ D ซึ่ง 0 < x – a < δ (หรือ a < x < a + δ) และเราจะกลาววา L เปน ลิมิตทางขวา (right-hand limit) ของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a เราอาจพิจารณาความหมายของ +→ax lim f(x) = L ไดจากรูปที่ 1.2.2 รูปที่ 1.2.1 รูปที่ 1.2.2
  • 7. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 7 ขอสังเกต 1. ถา −→ax lim f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น และถา +→ax lim f(x) มีคา แลว คาของลิมิตมีเพียงคาเดียวเทานั้น ซึ่งเราสามารถพิสูจนขอความทั้งสองไดในทํานองเดียวกันกับการพิสูจนทฤษฎีบท 1.1.1 2. ในกรณีที่ D เปนชวงที่มีจุด a เปนจุดปลายชวง ถาจุด a เปนจุดปลายชวงทางซาย แลวเราจะถือวา ax lim → f(x) ก็คือ +→ax lim f(x) และถาจุด a เปนจุดปลายชวงทางขวา แลวเราจะถือวา ax lim → f(x) ก็คือ −→ax lim f(x) ตัวอยางเชน f(x) = x จะเห็นวา fD = [0, ∞) ซึ่ง 0x lim → f(x) ก็คือ +→0x lim f(x) กอนอื่น เราจะพิจารณาหาคาของลิมิตทางซายและลิมิตทางขวา รวมทั้งลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a โดย การพิจารณาจากกราฟของ f ที่กําหนดให ดังรูปที่ 1.2.3 ในที่นี้ fD = [–2, 4) เมื่อพิจารณาที่จุด a = 0 จะไดวา −→0x lim f(x) = 0, +→0x lim f(x) = 0 และ 0x lim → f(x) = 0 เมื่อพิจารณาที่จุด a = 2 จะไดวา −→2x lim f(x) = 0, +→2x lim f(x) = 1 แต 2x lim → f(x) ไมมีคา เมื่อพิจารณาที่จุด a = –2 จะไดวา 2x lim −→ f(x) = +−→ 2x lim f(x) = 4 แต −−→ 2x lim f(x) ไมมีความหมาย เมื่อพิจารณาที่จุด a = 4 จะไดวา 4x lim → f(x) = −→4x lim f(x) = 3 แต +→4x lim f(x) ไมมีความหมาย เราจะสังเกตไดวา ถา −→ax lim f(x) และ +→ax lim f(x) มีคา แลว ax lim → f(x) มีคา ก็ตอเมื่อ −→ax lim f(x) = +→ax lim f(x) เทานั้น ซึ่งขอสังเกตนี้เปนจริง ดังทฤษฎีบทตอไปนี้ ทฤษฎีบท 1.2.1 ให f : D → R เมื่อ D ⊆ R และ a เปนจุดลิมิตของทั้ง D ∩ (–∞, a) และ D ∩ (a, ∞) และให L เปนจํานวนจริง จะไดวา ax lim → f(x) = L ก็ตอเมื่อ −→ax lim f(x) = L = +→ax lim f(x) รูปที่ 1.2.3
  • 8. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร8 ตัวอยาง 1.2.1 กําหนดให f(x) = sgn(x) = ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ > = <− 0x1 0x0 0x1 เมื่อ เมื่อ เมื่อ จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→0x lim f(x), +→0x lim f(x) และ 0x lim → f(x) มีคาหรือไม วิธีทํา กราฟของ f คือ จากรูป จะไดวา −→0x lim f(x) = –1 และ +→0x lim f(x) = 1 เพราะฉะนั้น 0x lim → f(x) ไมมีคา หมายเหตุ f(x) = sgn(x) ทุก x ∈ R มีชื่อเรียกวา ฟงกชันซิกนัม (signum function) ตัวอยาง 1.2.2 กําหนดให f(x) = x + [ x ] เมื่อ x ∈ [0, 2) โดยที่ [ x ] คือจํานวนเต็มที่มากที่สุดที่มีคา นอยกวาหรือเทากับ x จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→1x lim f(x), +→1x lim f(x) และ 1x lim → f(x) มีคาหรือไม วิธีทํา พิจารณา [x] เมื่อ x ∈ [0, 2) จะไดวา [x] = ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ <≤ <≤ 2x11 1x00 เมื่อ เมื่อ จะไดวา f(x) = x + [x] = ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ <≤+ <≤ 2x11x 1x0x เมื่อ เมื่อ กราฟของ f คือ จากรูป จะไดวา −→1x lim f(x) = 1 และ +→1x lim f(x) = 2 เพราะฉะนั้น 1x lim → f(x) ไมมีคา หมายเหตุ f(x) = [x] ทุก x ∈ R มีชื่อเรียกวา ฟงกชันจํานวนเต็มมากที่สุด (greatest integer function) รูปที่ 1.2.4 รูปที่ 1.2.5
  • 9. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร 9 ตัวอยาง 1.2.3 กําหนดให f(x) = ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ >− <− 1x2 1x3x2 เมื่อ เมื่อ จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→1x lim f(x), +→1x lim f(x) และ 1x lim → f(x) มีคาหรือไม วิธีทํา กราฟของ f คือ จากรูป จะไดวา −→1x lim f(x) = –2 และ +→1x lim f(x) = -2 เพราะฉะนั้น 1x lim → f(x) = –2 ตัวอยาง 1.2.4 กําหนดให f(x) = ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ≥− < 2xx5 2x2 เมื่อ เมื่อ จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→2x lim f(x), +→2x lim f(x) และ 2x lim → f(x) มีคาหรือไม วิธีทํา กราฟของ f คือ จากรูปที่ 1.2.7 จะไดวา −→2x lim f(x) = 2 และ +→2x lim f(x) = 3 เพราะฉะนั้น 2x lim → f(x) ไมมีคา แบบฝกหัด 1.2 1. จากกราฟของ f และจุด a ที่กําหนดให จงหาลิมิตทางซาย ลิมิตทางขวา และลิมิตของ f(x) เมื่อ x เขาใกล a ถาลิมิตมีคา 1.1 a = –2, 2 รูปที่ 1.2.6 รูปที่ 1.2.7
  • 10. บทที่ 1 ลิมิตและความตอเนื่องของฟงกชันคาจริงของหนึ่งตัวแปร10 1.2 a = –1, 3, 4 1.3 a = –2, –1, 1, 2 2. จากฟงกชัน f และจุด a ที่กําหนดให จงเขียนกราฟของ f และพิจารณาวา −→ax lim f(x), +→ax lim f(x) และ ax lim → f(x) มีคาหรือไม 2.1 f(x) = ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ >− ≤≤ <− 3x1x 3x12 1xx2 2 เมื่อ เมื่อ เมื่อ และ a = 1, 3 2.2 f(x) = ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎨ ⎧ >− ≤< ≤−− 4xx29 4x21 2x2xx2 เมื่อ เมื่อ เมื่อ และ a = 2, 4 3. จากฟงกชัน f และจุด a ที่กําหนดให จงพิจารณาวา −→ax lim f(x), +→ax lim f(x) และ ax lim → f(x) มีคาหรือไม 3.1 f(x) = |2x| 4x2 − − และ a = 2 3.2 f(x) = |1x| 1x3 − − และ a = 1 3.3 f(x) = (x + 1)sgn(x) และ a = 0 3.4 f(x) = x – [x] และ a = 4 3.5 f(x) = [x] และ a = 2 3.6 f(x) = |x| x และ a = 0 3.7 f(x) = 2 x + x + 1 และ a = –1