# Limita funkce a spojitost Mějme dánu funkci $f : D \to \mathbb{R}$ a bod $x_0 \in \mathbb{R}^*$, který je hromadným bodem $D$. Řekneme, že funkce $f$ má **limitu** $b \in \mathbb{R}^*$ v bodě $x_{0}$, jestliže pro **každou** posloupnost $(x_{0})$ platí $$ \left( ( \space \forall \, n \in \mathbb{N} : x_{n} \in D \quad \land \quad x_{n} \neq x_{0} \space ) \quad \land \quad \lim_{ n \to \infty }{x_{n}} = x_{0} \space \right) \quad \implies \quad \lim_{ n \to \infty }{f(x_{n})} = b $$ a píšeme $\displaystyle\lim_{ x \to \infty }{f(x)} = b$. ### Jednoznačnost limity Každá funkce má v bodě nejvýše jednu limitu (limitu zprava, limitu zleva). Pro $x_{0} \in \mathbb{R}$ a $b \in \mathbb{R}^*$ platí $\displaystyle \lim_{ x \to x_{0} } f(x) = b$ právě tehdy, když $\displaystyle \lim_{ x \to x_{0}^- } f(x) = \lim_{ x \to x_{0}^+ } f(x) = b$. ### Algebra limit Mějme dány funkce $f$ a $g$, které mají stejný definiční obor $D$ a mají v bodě $x_{0} \in \mathbb{R}^*$ limitu $$\lim_{ x \to x_{0} } f(x) = a \in \mathbb{R}^*, \lim_{ x \to x_{0} } g(x) = b \in \mathbb{R}^*.$$ Potom platí - $\displaystyle\lim_{ x \to x_{0} } (f(x) + g(x)) = a + b, \quad$ pokud je pravá strana definována, - $\displaystyle\lim_{ x \to x_{0} } (f(x) \cdot g(x)) = a \cdot b, \quad$ pokud je pravá strana definována, - $\displaystyle\lim_{ x \to x_{0} } \frac{f(x)}{g(x)} = \frac{a}{b}, \quad$ pokud $\quad\forall \, x \in D : g(x) \neq 0\quad$ a pokud je pravá strana definována. ### Věta o sevření Mějme dány funkce $f, g, h$ se stejným definičním oborem $D$ a bod $x_{0} \in \mathbb{R}^*$. Dále předpokládejme, že platí 1) $\exists \, \delta > 0 \, \forall \, x \in D \, \cap \, P(x_{0}, \delta) : f(x) \leq g(x) \leq h(x)$, 2) $\displaystyle \lim_{ x \to x_{0} } f(x) = \lim_{ x \to x_{0} } h(x) = b \in \mathbb{R}^*$. Věta 4.5, 4.6 ## Spojitost funkce - spojité funkce umíme načrtnout jedním tahem - příklad - spojité procesy (růst člověka) - nespojité procesy (bankovní účet) Mějme dánu funkci $f : D \to \mathbb{R}$, bod $x_{0} \in D$, který je hromadným bodem $D$. Řekněme, že funkce $f$ je | typ spojitosti | podmínka | | ------------------------------ | ---------------------------------------------------------- | | spojitá v $x_0 \in D_f$ | pokud $\displaystyle f(x_{0}) = \lim_{ x \to x_{0} } f(x)$ | | spojitá zprava v $x_0 \in D_f$ | pokud $\displaystyle f(x_{0}) = f(x_{0}+)$ | | spojitá zleva v $x_0 \in D_f$ | pokud $\displaystyle f(x_{0}) = f(x_{0}-)$ | Pokud $x_{0} \in D$ je izolovaným bodem $D$, potom funkce $f$ je **spojitá v bodě** $x_{0}$. ### Body nespojitosti Mějme dánu funkci $f : D \to \mathbb{R}$ a bod $x_{0} \in \mathbb{R}$, pro který $\exists \, \delta > 0 : P(x_{0}, \delta) \subset D$. Bod $x_{0}$ je **bod nespojitosti** funkce $f$, pokud funkce $f$ v bodě $x_{0}$ není spojitá. **Druhy bodů nespojitosti**: - **ON** - odstranitelná nespojitost - **podmínka**: $\displaystyle f(x_{0}) \neq \lim_{ x \to x_{0} } f(x) \in \mathbb{R}$ - limita zprava i zleva je stejná: $f(x_{0}+) = f(x_{0}-)$ - funkční hodnota v $x_0$ se nerovná limitě v $x_0$, která je vlastní - **NN1D** - neodstranitelné nespojitost 1. druhu - **podmínka**: $f(x_{0}+), f(x_{0}-) \in \mathbb{R}$, ale $f(x_{0}+) \neq f(x_{0}-)$ - limita zprava i zleva je vlastní, ale nerovnají se - nazývá se také **skoková nespojitost** se skokem $s = \dots$ - **NN2D** - neodstranitelná nespojitost 2. druhu - **podmínka**: neexistuje vlastní limita $f(x_{0}+)$ nebo $f(x_{0}-)$ - alespoň jedna neexistuje nebo není alespoň jedna vlastní Věta 4.7, 4.8, 4.9 ### Spojitost na intervalu Mějme dánu funkci $f : D \to \mathbb{R}$ a interval $I \subset D$. Řekněme, že funkce $f$ je **spojitá na intervalu** $I$ jestliže je spojitá v každém vnitřním bodě intervalu $I$ a patří-li levý (pravý) koncový bod tohoto intervalu do $I$, je v něm spojitá zprava (zleva). #### Cauchyho věta Mějme dánu funkci $f$, která je spojitá na **uzavřeném** intervalu $\langle a;b \rangle$ a pro kterou platí $f(a) \cdot f(b) < 0$. Potom existuje $\xi \in (a;b)$ tak, že $f(\xi) = 0$. #### Weierstrassova věta Mějme dánu funkci $f$, která je spojitá na **uzavřeném** intervalu. Potom funkce $f$ je na tomto intervalu omezená a nabývá na něm své nejmenší a největší funkční hodnoty. #### Bolzanova věta Mějme dánu funkci $f$, která je spojitá na **uzavřeném** intervalu. Potom funkce $f$ na tomto intervalu nabývá všech mezihodnot mezi svou nejmenší a největší funkční hodnotou.