+2. Основные структуры

2.1 Элементы теории множеств
2.2 Операции с множествами
2.3 Функции и способы их задания
2.4 Числовые последовательности

3. Пределы. Непрерывные функции +

3.1 Предел последовательности
3.1.1 Определения
3.1.2 Арифметика пределов
3.1.3 Арифметика бесконечно малых
3.1.4 Признаки существования пределов
3.1.5 Вычисление пределов
3.1.6 Замечательный предел
3.2 Функции непрерывной переменной
3.2.1 Определения
3.2.2 Арифметика пределов
3.2.3 Арифметика бесконечно малых
3.2.4 Признаки существования пределов
3.2.5 Замечательные пределы
3.2.6 Список важнейших предельных соотношений
3.3 Непрерывные функции
3.3.1 Определения
3.3.2 Основные свойства
3.3.3 Разрывы функции

4. Производная, дифференциальное исчисление+

4.1 Производная
4.1.1 Определение производной
4.1.2 Производная от элементарных функций
4.1.3 Производная от суммы, произведения и частного функций
4.1.4 Производные от сложной функции, от обратной функции, от функции, заданной параметрически
4.1.5 Таблица производных
4.2 Первый дифференциал
4.2.1 Определение и основные свойства первого дифференциала
4.2.2 Геометрический смысл первого дифференциала
4.2.3 Дифференциал сложной функции. Инвариантность первого дифференциала
4.3 Свойства дифференцируемых функций
4.4 Правило Лопиталя и раскрытие неопреленностей

5. Высшие производные+

5.1 Определение и свойства высших производных
5.2 Определение и свойства дифференциалов высших порядков
5.3 Теорема Тейлора
5.4 Формула Тейлора для некоторых функций

6. Приложения дифференциального исчисления+

6.1 Монотонность функции и знак ее производной
6.2 Достаточное условие локального максимума/минимума
6.3 Решение задачи о глобальном максимуме/минимуме функции на замкнутом отрезке
6.4 Выпуклость вверх, выпуклость вниз, точки перегиба

7. Первообразная (неопределенный интеграл)+

7.1 Определение и основные свойства первообразных
7.2 Таблица основных первообразных
7.3 Интегрирование по частям
7.4 Замена переменной в первообразной

8. Техника вычисления первообразных+

8.1 Интегралы от дробно-рациональных функций
8.1.1 Полиномы, основные свойства
8.1.2 Дробно-рациональные функции, основные свойства
8.1.3 Выделение целой части и разложение на простейшие для дробно-рациональных функций
8.1.4 Вычисление первообразной от дробно-рациональной функции
8.2 Интегралы от тригонометрических функций
8.3 Интегралы от функций, содержащих иррациональности
8.4 Подстановки Эйлера
8.5 "Неберущиеся" интегралы

9. Определенный интеграл+

9.1 Определение
9.2 Геометрический смысл определенного интеграла
9.3 Основные свойства
9.4 Формула Ньютона-Лейбница
9.4.1 Интеграл как функция верхнего предела
9.4.2 Формула Барроу
9.4.3 Формула Ньютона-Лейбница
9.5 Интегрирование по частям в определенном интеграле
9.6 Замена переменной в определенном интеграле

10. Несобственные интегралы+

10.1 Несобственные интегралы 1 рода
10.1.1 Определение и основные свойства
10.1.2 Признаки сходимости несобственных интегралов 1 рода
10.2 Несобственные интегралы 2 рода
10.2.1 Определение и основные свойства
10.2.2 Признаки сходимости несобственных интегралов 2 рода

11. Интегралы зависящие от параметра+

12. Приложения определенных интегралов+

12.1 Площадь плоских фигур
12.2 Длина дуги кривой
12.3 Вычисление объема тел
12.4 Приложения в механике
Глава 1

2. Основные структуры

2.3. Функции и способы их задания

Определение. Числовой функцией $f(x)$ мы будем называть отображение некоторого подмножества $A$ вещественной оси на некоторое подмножество $B$ вещественной оси. $A$ при этом называется областью определения, $B$ - областью значений функции $f(x)$.

Функция может быть задана явной формулой, таблицей, графическим образом или словесным описанием.

Обратная функция. Если отображение $f(x)$ взаимно-однозначно, то можно каждому элементу $y \in B$ поставить в соответствие тот элемент $x \in A$, который переводится в $y$ отображением $f(x)$. Построенное отображение называется обратной функцией, она обозначается $x=f^{-1}(y)$. Таким образом, согласно определению, $x=f^{-1}(f(x))$, $y=f(f^{-1}(y))$.

Сложная функция. Пусть заданы числовые функции $y=f(x): A \rightarrow B$, $z=g(y): B \rightarrow C$. Тогда можно рассмотреть отображение $A \rightarrow C$, которое вычисляется следующим образом: $z=g(f(x))$. Эта числовая функция называется суперпозицией функций $f(x)$ и $g(y)$ или сложной функцией. Иногда такая функция обозначается $z=(g\circ f)(x)$.

Элементарные функции. Приведем список элементарных функций. Предполагается знакомство с ними в рамках школьного курса математики, так что читателю известны их области определения и области значений.

1. Степенная функция $y=x^{\gamma }. $

2. Показательная функция $y=a^x$.

3. Логарифмическая функция $y=log_a(x)$.

4. Тригонометрические функции $y=\sin x$, $y=\cos x$, $y=tg x$, $y=ctg x$, $y=\arcsin x$, $y=\arccos x$, $y=arctg x$, $y=arcctg x$.

5. Многочлены (полиномы). Функции вида \[ y=P(x)=a_0+a_1x+a_2x^2+...+a_nx^n. \] Числа $a_0,a_1,a_2,...,a_n$ называются коэффициентами многочлена. В многочлене присутствуют только целые неотрицательные степени переменной $x$, причем имеется конечное число слагаемых.

6. Дробно-рациональные функции. Функции вида \[ y=R(x)=\frac{P(x)}{Q(x)}, \] где $P(x),Q(x)$ - многочлены переменной $x$.

Задачи

1. В круговой конус высоты $H$ с радиусом основания $R$ вписан цилиндр (образующая цилиндра при этом полагается параллельной оси конуса). Определить площадь боковой поверхности и объем цилиндра как функции радиуса цилиндра $r$. Найти области определения этих функций.

2. Пусть функция $f(x)$ имеет областью определения интервал $(0,1)$. Найти области определения функций $f(x^2)$, $f(\sin x)$, $f(\ln x)$.

3. Показать, что суперпозиция двух дробно-линейных функций \[ f(x)=\frac{a_1x+b_1}{a_2x+b_2}, \quad x=\phi (t)=\frac{c_1t+d_1}{c_2t+d_2} \] является дробно-линейной функцией и найти выражение для ее коэффициентов.

4. Найти обратные функции и построить их графики для функций

a) $$f(x)=\frac{8+x^3}{8-x^3}$$

б) $$f(x)=\sqrt{x-4}$$