Granica funkcji w nieskończoności – definicja, przykłady

Def.: Liczba \(g\) jest granicą funkcji \(f:(a,+\infty) \to R\) w \(+\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to +\infty} f(x) = g\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(+\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest zbieżny do \(g\).

Def.: Liczba \(g\) jest granicą funkcji \(f:(-\infty,a) \to R\) w \(-\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to -\infty} f(x) = g\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(-\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest zbieżny do \(g\).

Def.: Funkcja \(f:(a,+\infty) \to R\) ma w \(+\infty\) granicę niewłaściwą \(+\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(+\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest rozbieżny do \(+\infty\).

Def.: Funkcja \(f:(a,+\infty) \to R\) ma w \(+\infty\) granicę niewłaściwą \(-\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to +\infty} f(x) = -\infty\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(+\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest rozbieżny do \(-\infty\).    

Def.: Funkcja \(f:(-\infty,a) \to R\) ma w  \(-\infty\) granicę niewłaściwą \(+\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to -\infty} f(x) = +\infty\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(-\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest rozbieżny do \(+\infty\).    

Def.: Funkcja \(f:(-\infty,a) \to R\) ma w \(-\infty\) granicę niewłaściwą \(-\infty\) (tzn. \( \lim_{x \to -\infty} f(x) = -\infty\)), jeśli dla każdego ciągu \((x_n)\) rozbieżnego do \(-\infty\) o wyrazach należących do dziedziny funkcji \(f\) ciąg \((f(x_n))\) jest rozbieżny do \(-\infty\).  

 

Prawdziwe są następujące fakty ułatwiające liczenie granic funkcji (zakładamy cały czas, że \(n\) jest liczbą naturalną):

\( \lim_{x \to +\infty} x^n = +\infty\)

\( \lim_{x \to -\infty } x^n = \begin{cases} +\infty \Leftrightarrow \operator n jest parzyste \\ -\infty \Leftrightarrow \operator n jest nieparzyste \end{cases} \)

 

\( \lim_{x \to -\infty} \frac1{x^n} = 0\) 

\( \lim_{x \to +\infty} \frac1{x^n} = 0\)

\( \lim_{x \to +\infty} \sqrt[n]{x} = +\infty\) 

\( \lim_{x \to -\infty} \sqrt[n]{x} = -\infty\) (o ile \(n\) jest nieparzyste)

  

Zwróćmy uwagę także, że \( \lim_{ x\to +\infty } |x| = \lim_{ x\to +\infty } x \) oraz \( \lim_{ x\to -\infty } |x| = \lim_{ x\to -\infty } -x \).

 

Przykład:

\( \lim_{x \to +\infty} x^2 = +\infty\)

\( \lim_{x \to -\infty} x^3 = -\infty\)

\( \lim_{x \to +\infty} \frac1{x^2} = 0\)

\( \lim_{x \to -\infty} \frac1{x^5} = 0\)

\( \lim_{x \to -\infty} \frac{3x^3-1}{3x^2-x} = \lim_{x \to -\infty} \frac{3x-\frac1{x^2}}{3-\frac1x} = -\infty \)

 \( \lim_{x \to -\infty} \frac{ \sqrt{1+x^2} }x = \lim_{x \to -\infty} \frac{ \sqrt{x(\frac1{x^2}+1}) }x = \lim_{x \to -\infty} \frac{ |x|\sqrt{\frac1{x^2}+1} }x = \)

\( \lim_{x \to -\infty} \frac{ -x\sqrt{\frac1{x^2}+1} }x = \lim_{x \to -\infty} (-\sqrt{\frac1{x^2}+1)} = -1\)

 

Zadania:

Policzyć następujące granice:

a) \( \lim_{x \to -\infty} (2x^5-x^3+3)\),

b) \( \lim_{x \to +\infty} \frac{ \sqrt{1+4x^2} }x\),

c) \( \lim_{x \to -\infty} \frac{3x^2-1}{x^3+x+2}\).

 

Odpowiedzi:

a) \(-\infty\),

b) \(2\),

c) \(0\).

Polecamy również:

Komentarze (0)
Wynik działania 3 + 1 =
Ostatnio komentowane
nic nie rozumim
• 2025-03-11 20:47:40
dzięki
• 2025-03-10 15:14:41
bardzo to działanie łatwe
• 2025-03-03 13:00:02
Jest nad czym myśleć. PEŁEN POZYTYW.
• 2025-03-02 12:32:53
pozdro mika
• 2025-02-24 20:08:01