МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ,
МЕНЕДЖМЕНТА И ПРАВА
РЕФЕРАТ
по дисциплине: Высшая математика
на тему: Асимптоты (определение, виды, правила нахождения)
Выполнила: студентка 1 курса
Экономического факультета
(вечернее отделение)
Козлова М.А.
Проверил: Рошаль А.С.
Москва 2002 год
2
Содержание
Введение 3
2. Нахождение асимптоты 4
2.1 Геометрический смысл асимптоты 5
2.2 Общий метод нахождения асимптоты 6
3. Виды 8
3.1 Горизонтальная асимптота 8
3.2 Вертикальная асимптота 9
3.3 Наклонная асимптота 10
Использованная литература 12
3
Введение
Асимптота, так называемая прямая или кривая линия, которая, будучи продолжена, приближается к другой кривой, но никогда не пересекает ее, так что расстояние между ними делается бесконечно малой величиной.
Понятие асимптоты играет важную роль в математическом анализе. Они проводятся при изучении свойств многих кривых (гиперболы, конхоиды, логарифмич. линии, циссоиды и др.).
4
2. Нахождение асимптоты
Пусть функция f (x) определена для всех x > а (соответственно для всех
x < а). Если существуют такие числа k и l, что f(x) - kx - l = 0 при х ® + ¥ (соответственно при х ® - ¥), то прямая
y = kx + l
называется асимптотой графика функции f (x) при x ® + ¥ (соответственно при х ® - ¥).
Существование асимптоты графика функции означает, что при х ® + ¥
(или х ® - ¥) функция ведёт себя «почти как линейная функция», то есть отличается от линейной функции на бесконечно малую.
x 
- 3x - 2
Найдём, например, асимптоту графика функции y = x +1
Разделив числитель на знаменатель по правилу деления многочленов,
2 2
получим y = x - 4 + x + 1 Так как x + 1 = 0 при х ® ± ¥, то прямая y = x-4
является асимптотой графика данной функции как при х ® + ¥,
так и при х ® - ¥.
5
2.1 Геометрический смысл асимптоты
Рассмотрим геометрический смысл асимптоты. Пусть М = (x, f (x)) – точка графика функции f, М 
- проекция этой точки на ось Ох, АВ – асимптота,
q - угол между асимптотой и положительным направлением оси Ох, q ¹ $IMAGE6$,
MP – перпендикуляр, опущенный из точки М на асимптоту АВ, Q – точка пересечения прямой ММ с асимптотой АВ (рис.1).
$IMAGE8$
(рис.1)
Тогда ММ = f (x), QM = kx + l, MQ = MM - QM = f (x) – (kx +l),
MP = MQ cos q. Таким образом, MP отличается от MQ лишь на не равный нулю множитель cos q, поэтому условия MQ ® 0 и MP ® 0 при х ® + ¥ (соответственно при х ® - ¥) эквивалентны, то есть lim MQ = 0,
то и lim MP = 0, и наоборот. х ® + ¥
х ® + ¥
Отсюда следует, что асимптота может быть определена как прямая, расстояние до которой от графика функции, то есть отрезок МР, стремится к нулю, когда точка М = (x, f (x)) «стремится, оставаясь на графике, в бесконечность» (при х ® + ¥ или, соответственно, х ® - ¥).
6
2.2 Общий метод отыскания асимптоты
Укажем теперь общий метод отыскания асимптоты, то есть способ определения коэффициентов k и l в уравнении y = kx + l.
Будем рассматривать для определённости лишь случай х ® + ¥ (при х ® - ¥ рассуждения проводятся аналогично). Пусть график функции f имеет асимптоту y = kx + l при х ® + ¥. Тогда, по определению,
f (x) = kx + l + 0
Разделим обе части равенства f (x) = kx + l + 0 на х и перейдём к пределу при х ® + ¥. Тогда
lim $IMAGE13$ = k.
х ® + ¥
Используя найденное значение k, получим из f (x) = kx + l + 0 для определения l формулу
l = lim (f (x) – kx).
$IMAGE14$ х ® + ¥
Справедливо и обратное утверждение: если существуют такие числа k и l, что выполняется условие l = lim (f (x) – kx), то прямая y = kx + l является
х ® + ¥
асимптотой графика функции f (x). В самом деле, из l = lim (f (x) – kx) имеем
$IMAGE15$ х ® + ¥
lim [f (x) - (kx + l)] = 0,
х ® + ¥
то есть прямая y = kx + l действительно удовлетворяет определению асимптоты, иначе говоря, выполняется условие f (x) = kx + l + 0. Таким образом, формулы lim $IMAGE13$ = k. и l = lim (f (x) – kx)
х ® + ¥ х ® + ¥
сводят задачу отыскания асимптот y = kx + l к вычислению пределов определённого вида. Более того, мы показали, что если существует
представление функции f в виде f (x) = kx + l + 0, то k и l выражаются по формулам lim $IMAGE13$ = k. и l = lim (f (x) – kx)
х ® + ¥ х ® + ¥
Следовательно, если существует представление y = kx + l, то оно единственно.
Найдём по этому правилу асимптоту графика функции f (x) = $IMAGE18$,
найденную нами выше другим способом:
7
$IMAGE19$
то есть мы, как и следовало ожидать, получили тоже уравнение асимптоты
y = x – 4, как при х ® + ¥, так и при х ® - ¥.
В виде y = kx + l может быть записано уравнение любой прямой, непараллельной оси Oy. Естественно распространить определение асимптоты и на прямые, параллельные оси Oy.
8
3. Виды
3.1 Горизонтальная асимптота
Пусть $ lim f (x) = b. Тогда говорят, что у функции f (x) имеется горизонтальная асимптота y = b. График функции чаще всего имеет такой вид (при x ® +¥) (рис.2)
(рис.2) хотя в принципе, может иметь и такой вид (рис.3)
$IMAGE21$
(рис.3)
9
3.2 Вертикальная асимптота
(рис.4)
Пусть при x ® a ± 0 lim f (x) = ± ¥. Тогда говорят, что прямая x = a является
х ® ¥
вертикальной асимптотой f (x). График функции f (x) при приближении x к а ведёт примерно так (рис.4), хотя, конечно, могут быть разные варианты, связанные с тем, куда уходит f (x) в + ¥ или - ¥.
Чаще всего вертикальная асимптота появляется тогда, когда f (x) имеет вид
$IMAGE23$.
Тогда вертикальные асимптоты находятся как корни уравнения
$IMAGE24$
10
3.3 Наклонная асимптота
$IMAGE25$
(рис.5)
Пусть уравнение асимптот есть y = ax + b. Значение функции при аргументе х есть d = ax + b – f (x). Неограниченное приближение к асимптоте означает, что величина d = ax + b – f (x) стремится к 0 при х ® ± ¥
lim [f (x) – (ax + b)] = 0.
x ® ¥
Если эта величина стремится к нулю, то тем более стремится к нулю величина $IMAGE26$
Но тогда мы имеем $IMAGE27$
и так как последний предел равен нулю, то
$IMAGE28$
Зная а, можно найти и b из исходного соотношения
$IMAGE29$
Тем самым параметры асимптоты полностью определяются.
Пример
$IMAGE30$
$IMAGE31$
то есть асимптота при x ® +¥ имеет уравнение y=x.
11
Аналогично можно показать, что при x ® - ¥ асимптота имеет вид y = - x.
Сам график функции $IMAGE32$ выглядит так (рис.6)
$IMAGE33$
(рис.6)
12
Использованная литература
1. Р.Б. Райхмист «Графики функций», Москва, 1991г.
2. Л.Д. Кудрявцев «Курс математического анализа» т.1, Москва 1981
3. Лекции по математике