Математический анализ 1 — Совбак ВШЭ и РЭШ, 2020 midterm

Совбак ВШЭ и РЭШМатематический анализ 12020midterm
Скачать задачи PDF

Задача 1

10 баллов

Рассмотрим последовательность {an}\{a_n\}, заданную следующим образом:

a0=2,a1=−3,a_0=2,\qquad a_1=-3, an+1=10an−1−3an,n=1,2,3,…a_{n+1}=10a_{n-1}-3a_n, \qquad n=1,2,3,\ldots

Докажите по индукции, что для любого натурального nn

an=(−5)n+2n.a_n=(-5)^n+2^n.

Задача 2

15 баллов

Пусть функция ff определена на всей числовой оси и справедливо утверждение, где AA и CC — вещественные числа:

∀C≠0 ∃A≠0 ∀x∈R:x8>A4 ⇒ (f(x))4<C8.\forall C\neq 0\ \exists A\neq 0\ \forall x\in\mathbb R: \quad x^8>A^4\ \Rightarrow\ (f(x))^4<C^8.

Найдите

lim⁡x→∞f(x),\lim_{x\to\infty}f(x),

если этот предел существует, и докажите, что он такой. Если предел равен бесконечности, докажите это.

Пользоваться можно только определением предела по Коши или по Гейне и алгебраическими преобразованиями. Никакими теоремами о пределах пользоваться нельзя. Можно использовать тот факт, что корень произвольной натуральной степени определён для всех положительных чисел и монотонно возрастает.

Задача 3

25 баллов

Угадайте предел и докажите, что он действительно такой, пользуясь только определением предела и алгебраическими преобразованиями. Никакими теоремами о свойствах пределов, непрерывностью функций и логарифмами пользоваться нельзя. Можно пользоваться неравенством Бернулли.

Явно найдите значение δ\delta или NN из определения предела, соответствующее ε=110\varepsilon=\frac{1}{10}. Ответ можно оставить в виде числового выражения, содержащего арифметические операции, минимум, максимум и подобные функции.

(a) (10 баллов)

lim⁡x→24x−4.\lim_{x\to2}\sqrt{4x-4}.

(b) (15 баллов)

lim⁡n→∞6n+24n(13)1/n.\lim_{n\to\infty}\frac{6n+2}{4n}\left(\frac13\right)^{1/n}.

Задача 4

20 баллов

Для каждой функции:

  • найдите естественную область определения;
  • найдите все точки разрыва и установите их тип: скачок, устранимый разрыв или разрыв второго рода;
  • установите, существуют ли точки, в которых функцию можно доопределить или переопределить так, чтобы она стала непрерывной;
  • найдите все вертикальные, горизонтальные и наклонные асимптоты.

Можно пользоваться всеми фактами, доказанными на лекциях или включёнными в семинарские листочки в качестве задач.

(a) (10 баллов)

f(x)=sin⁡(4x)x2−3x.f(x)=\frac{\sin(4x)}{x^2-3x}.

(b) (10 баллов)

f(x)=exp⁡(x∣x∣(−3x+3))+2x.f(x)=\exp\left(\frac{x}{|x|}(-3x+3)\right)+2x.

Задача 5

20 баллов

Пусть функция ff определена и непрерывна на отрезке

I=[0,2].I=[0,2].

Рассмотрим образ отрезка II под действием ff:

f(I):={f(x)∣x∈I}.f(I):=\{f(x)\mid x\in I\}.

Докажите, что существует точка c∈Ic\in I, для которой f(c)=cf(c)=c, если:

(a) (10 баллов)

f(I)⊆I.f(I)\subseteq I.

(b) (10 баллов)

f(I)⊇I.f(I)\supseteq I.

Задача 6

20 баллов

Пусть функция ff определена в некоторой проколотой окрестности точки x0=−1x_0=-1 и существует предел

lim⁡x→−1f(x)=−1.\lim_{x\to-1}f(x)=-1.

Пусть функция gg определена в некоторой окрестности точки −1-1 и не является непрерывной в этой точке, хотя имеет в ней предел. Также известно, что

lim⁡x→−1g(f(x))=lim⁡y→−1g(y).\lim_{x\to-1}g(f(x))=\lim_{y\to-1}g(y).

Докажите или опровергните утверждение: обязательно найдётся проколотая окрестность U˚\mathring U точки −1-1, такая что для всех x∈U˚x\in\mathring U

f(x)≠−1.f(x)\neq-1.