1: Обмеження
Обчислення означає «метод розрахунку або міркування». Коли один обчислює податок з продажу на покупку, один використовує просте обчислення. Коли людина знаходить площу багатокутної форми, розбиваючи її на набір трикутників, один використовує інше обчислення. Доведення теореми в геометрії використовує ще одне числення. Незважаючи на чудові досягнення в математиці, які мали місце в першій половині 17-го століття, математики та вчені гостро усвідомлювали те, чого вони не можуть зробити. (Це правда навіть сьогодні.) Зокрема, дві важливі концепції уникнули оволодіння великими мислителями того часу: площа та темпи змін.
- Площа здається досить нешкідливою; області кіл, прямокутників, паралелограмів тощо є стандартними темами навчання для студентів сьогодні так само, як і тоді. Однак площі довільних фігур обчислити не вдалося, навіть якщо межу фігури можна було точно описати.
- Важливими були і темпи змін. Коли об'єкт рухається з постійною швидкістю зміни, то «відстань = швидкість× часу». Але що робити, якщо швидкість не постійна - чи можна все ще обчислити відстань? Або, якщо відстань відома, чи можемо ми виявити швидкість змін?
Виявляється, ці два поняття були пов'язані між собою. Двом математикам, сер Ісаак Ньютон і Готфрід Лейбніц, приписують самостійно формулювати систему обчислень, яка вирішувала вищевказані завдання і показала, як вони були пов'язані. Їх системою міркування було «а» числення. Однак у міру того, як сила і важливість їх відкриття заволоділися, воно стало відомо багатьом як «обчислення». Сьогодні ми, як правило, скорочуємо це, щоб обговорити «обчислення». Основою «обчислення» є межа. Це інструмент для опису певної поведінки функції. Ця глава починає наше вивчення межі з наближення його значення графічно і чисельно. Після формального визначення межі встановлюються властивості, які роблять «знаходження лімітів» простежуваними. Як тільки межа буде зрозуміла, тоді можна наблизитися до проблем області та темпів змін.
- 1.1: Вступ до обмежень
- Основою «обчислення» є межа. Це інструмент для опису певної поведінки функції. Ця глава починає наше вивчення межі з наближення його значення графічно і чисельно. Після формального визначення межі встановлюються властивості, які роблять «знаходження лімітів» простежуваними. Як тільки межа буде зрозуміла, тоді можна наблизитися до проблем області та темпів змін.
- 1.2: Визначення межі «Епсілон-Дельта»
- У цьому розділі представлено формальне визначення ліміту. Багато хто називає це визначенням «епсилон - дельта», посилаючись на літери і δ грецького алфавіту.
- 1.3: Аналітичне знаходження меж
- Визнаючи, що докази -δ громіздкі, цей розділ дає низку теорем, які дозволяють нам знаходити межі набагато швидше та інтуїтивно. Один з головних результатів цього розділу стверджує, що багато функцій, які ми використовуємо регулярно, поводяться дуже приємно, передбачувано. У наступному розділі ми даємо назву цій приємній поведінці; ми позначаємо такі функції як безперервні. Визначення цього терміну вимагатиме від нас знову поглянути на те, що таке межа і що призводить до того, що обмеження не існують.
- 1.4: Односторонні межі
- Попередній розділ дав нам інструменти (які ми називаємо теоремами), які дозволяють нам обчислювати межі з більшою легкістю. Головними серед результатів були факти, що поліноми та раціональні, тригонометричні, експоненціальні та логарифмічні функції (а також їх суми, добуток тощо) поводяться «красиво». У цьому розділі ми чітко визначаємо, що ми маємо на увазі під «красиво».
- 1.5: Безперервність
- Коли ми вивчали межі, ми отримали інтуїцію, яка обмежує вимір «куди рухається функція». Ми бачили, хоча, що це не обов'язково хороший показник того, що функція насправді. Це може бути проблематично; функції можуть схилятися до одного значення, але досягати іншого. Цей розділ присвячений функціям, які не проявляють такої поведінки.
- 1.6: Межі за участю нескінчен
- У визначенні 1 ми констатували, що в рівнянні lim x→cf (x) =L обидва c і L були числами. У цьому розділі ми трохи розслабляємо це визначення, розглядаючи ситуації, коли має сенс дозволити c та/або L бути «нескінченністю».