المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Continuity  
  
473   01:51 مساءاً   date: 24-11-2016
Author : Murray H. Protter
Book or Source : Basic Elements of Real Analysis
Page and Part : 21-27

Most of the functions we study in elementary calculus are described by formulas. These functions almost always possess derivatives. In fact, a portion of any first course in calculus is devoted to the development of routine methods for computing derivatives. However, not all functions possess derivatives everywhere. For example, the functions (1 + x2)/x, cot x, and sin(1/x) do not possess derivatives at x =0 no matter how they are defined at x =0.

As we progress in the study of analysis, it is important to enlarge substantially the class of functions we examine. Functions that possess derivatives everywhere form a rather restricted class; extending this class to functions that are differentiable except at a few isolated points does not enlarge it greatly. We wish to investigate significantly larger classes of functions, and to do so we introduce the notion of a continuous function.

Definitions

Suppose that f is a function from a domain D in R1 to R1. The function f is continuous at a if (i) the point a is in an open interval I contained in D, and (ii) for each positive number ε there is a positive number δ such that

|f(x) − f(a)| <ε whenever |x − a| <δ.

If f is continuous at each point of a set S, we say that f is continuous on S. A function f is called continuous if it is continuous at every point of its domain. The geometric significance of continuity at a point a is indicated in Figure 1.1. We recall that the inequality |f(x) − f(a)| <ε is equivalent to the double inequality

−ε<f(x) − f(a) < ε,

Figure 1.1 The graph of f is in the rectangle for a − δ<x<a + δ.

Or

f(a) − ε<f(x)<f(a) + ε.

Similarly, the inequality |x − a| <δ is equivalent to the two inequalities

a − δ<x<a + δ.

We construct the four lines x  a − δ, x  a + δ, y f(a) − ε, and y =f(a) + ε, as shown in Figure 1.1. The rectangle determined by these four lineshasitscenter at the point with coordinates (a, f(a)). The geometric interpretation of continuity at a point may be given in terms of this rectangle. A function f is continuous at a if for each ε> 0 there is a number δ> 0 such that the graph of  f remains within the rectangle for all x in the interval (a − δ, a + δ).

It is usually very difficult to verify continuity directly from the definition. Such verification requires that for every positive number ε we exhibit a number δ and show that the graph of f lies in the appropriate rectangle.

However, if the function f is given by a sufficiently simple expression, it is sometimes possible to obtain an explicit value for the quantity δ corresponding to a given number ε. We describe the method by means of two examples.

Example 1

Given the function

and a = 1, ε = 0.1, find a number δ such that |f(x) − f(1)| < 0.1 for |x − 1| <δ.

Figure 1.2

Solution. We sketch the graph of f and observe that f is decreasing for x> −1 (see Figure 1.2). The equations f(x)−f(1) = 0.1, f(x)−f(1) =−0.1 can be solved for x. We find

                                                  Figure 1.3

 

Example 2

Consider the function

If ε = 0.01, find a δ such that |f(x) − f(4)| < 0.01 for all x such that |x − 4| <δ.

Solution.

If x ≠ 4, then factoring x − 4, we get

The graph of f is shown in Figure 1.3, and we observe that f is an increasing function. We solve the equations f(x) − f(4) =0.01 and f(x) − f(4) =−0.01 and obtain

Since f  is increasing, it follows that |f(x) − f(4)| < 0.01 for 3.9601 <x< 4.0401. Selecting δ = 0.0399,

we find that |f(x) − f(4)| <ε for |x − 4| <δ.

Definition

Suppose that a and L are real numbers and f is a function from a domain D in R1 to R1. The number a may or may not be in the domain of f . The function f tends to L as a limit as x tends to a if (i) there is an open interval I containing a that, except possibly for the point a, is contained in D, and (ii) for each positive number ε there is a positive number δ such that

|f(x) − L| <ε whenever 0 < |x − a| <δ.

If f tends to L as x tends to a, we write

f(x) → L as x → a

and denote the number L by

(i) We see that a function f is continuous at a if and only if a is in the domain of f and f(x) → f(a) as x → a.

(ii) The condition 0 < |x − a| <δ (excluding the possibility x= a)is used rather than the condition |x−a| <δ as in the definition of continuity, since f may not be defined at a itself.

Problems

In Problems1 through 8 the functions are continuous at the value a given. In each case find a value δ corresponding to the given value of ε such that the definition of continuity is satisfied. Draw a graph.


Basic Elements of Real Analysis, Murray H. Protter, Springer, 1998 Page(21-27)

 




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.