diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/images/logo_ltc.png b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/images/logo_ltc.png new file mode 100644 index 00000000..3938067a Binary files /dev/null and b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/images/logo_ltc.png differ diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/10lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/10lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..332cff41 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/10lecture.tex @@ -0,0 +1,418 @@ +\begin{definition} + Пусть $f(x)$ определена на $(a, b)\ |\ a, b \in \R; a < b$ + + \textit{Левосторонним пределом} в точке $b$ называется $B \in \bar{\R} \cup \{\infty\}$ такое, что + \begin{enumerate} + \item ($\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x,\ b - \delta < x < b\right) + \ f(x) \in U_{\eps}(B)$ + + \item $\left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset + (a; b),\ \liml_{n \to \infty} x_n = b\right) + \ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = B$ + \end{enumerate} + Обозначается как + \[ + f(b - 0) := \liml_{x \to b-0} f(x) = B + \] + + \textit{Правосторонним пределом} в точке $a$ называется $A \in \bar{\R} \cup \{\infty\}$ такое, что + \begin{enumerate} + \item $(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x,\ a < x < a + \delta\right) + \ f(x) \in U_{\eps}(A)$ + + \item $\left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset (a; b),\ \liml_{n \to \infty} x_n = a\right)\ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = A$ + \end{enumerate} + Обозначается как + \[ + f(a + 0) := \liml_{x \to a+0} f(x) = A + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + $(b - \delta; b)$ называется \textit{левосторонней} окрестностью точки $b$. + + $(a; a + \delta)$ называется \textit{правосторонней} окрестностью точки $a$. +\end{definition} + +\begin{theorem} (Связь предела и односторонних пределов) + + Пусть $f(x)$ определена в некоторой + $\mc{U}_{\delta}(a)$, $a \in \R$. Тогда + \[ + \exists \liml_{x \to a} f(x) = A \in \overline{\R} + \cup \left\{\infty\right\} \lra \exists \liml_{x \to a-0} + f(x) = \liml_{x \to a+0} f(x) = A + \] + Для бесконечностей возможны варианты, например: + + \[ + \liml_{x \to a + 0} f(x) = +\infty, + \liml_{x \to a - 0} f(x) = -\infty \Ra + \liml_{x \to a} f(x) = \infty + \] + +\end{theorem} + +\begin{proof} +\begin{enumerate} + \item Пусть $\exists \liml_{x \to a} f(x) = A$, тогда + \begin{align*} + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x \in \mc{U}_{\delta} (a)\right)\ + f(x) \in U_{\eps}(A) \Ra + \\ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x \in (a, a + \delta)\right)\ + f(x) \in U_{\eps}(A) + \\ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x \in (a - \delta, a)\right)\ + f(x) \in U_{\eps}(A) + \end{align*} + + + \item Пусть $\exists \liml_{x \to a-0} f(x) = \liml_{x \to a+0} f(x) = A$. Тогда + \begin{align*} + (\forall \eps > 0)(\exists \delta_1 > 0) + \left( \forall x,\ a - \delta_1 < x < a\right)\ + f(x) \in U_{\eps}(A) + \\ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta_2 > 0) + \left(\forall x,\ a < x < a + \delta_2\right)\ + f(x) \in U_{\eps}(A) + \end{align*} + Выберем $\delta := \min(\delta_1, \delta_2)$, получим + \begin{align*} + \delta_1 \ge \delta \Ra a - \delta_1 \le a - \delta + \\ + \delta_2 \ge \delta \Ra a + \delta_2 \ge a + \delta + \end{align*} + Рассмотрим $\forall x \in \mc{U}_\delta(a)$: + \begin{align*} + a < x < a + \delta \Ra a < x < a + \delta_2 + \\ + a - \delta < x < a \Ra a - \delta_1 < x < a + \end{align*} + Любой из этих случаев ведёт к тому, что $f(x) \in U_{\eps}(A)$. А значит + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x,\ x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right) + \ f(x) \in U_{\eps}(A) + \] + Что равносильно левой стороне утверждения. +\end{enumerate} + +\end{proof} + +\begin{definition} + Функция $f(x)$ называется + \begin{itemize} + \item \textit{неубывающей} на $X$, если + $(\forall x_1, x_2 \in X, x_1 < x_2) + \Ra f(x_1) \le f(x_2)$ + \item \textit{невозрастающей} на $X$, если + $(\forall x_1, x_2 \in X, x_1 < x_2) + \Ra f(x_1) \ge f(x_2)$ + \item \textit{убывающей} на $X$, если + $(\forall x_1, x_2 \in X, x_1 < x_2) + \Ra f(x_1) > f(x_2)$ + \item \textit{возрастающей} на $X$, если + $(\forall x_1, x_2 \in X, x_1 < x_2) + \Ra f(x_1) < f(x_2)$ + \end{itemize} + В любом из этих случаев $f$ монотонна на $X$, в 2х последних $f$ строго монотонна на $X$. +\end{definition} + +\begin{definition} + $\sup f(x) := \sup \left\{f(x) : x \in X\right\}$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Существование односторонних пределов монотонной функции) + + \begin{itemize} + \item Если $f$ невозрастающая на $(a, b), -\infty \le a + < b < +\infty$, то $f(b - 0) = \inf f(x); \ x \in (a, b)$ + \item Если $f$ неубывающая на $(a, b), -\infty \le a + < b < +\infty$, то $f(b - 0) = \sup f(x); \ x \in (a, b)$ + \item Если $f$ невозрастающая на $(a, b), -\infty < a + < b \le +\infty$, то $f(a + 0) = \sup f(x); \ x \in (a, b)$ + \item Если $f$ неубывающая на $(a, b), -\infty < a + < b \le +\infty$, то $f(a + 0) = \inf f(x); \ x \in (a, b)$ + \end{itemize} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $f$ неубывающая. Положим $\sup\limits_{x \in (a; b)} f(x) := M$ + \begin{enumerate} + \item $M = +\infty$. Тогда + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists x_0 \in (a; b))\ f(x_0) + > \frac{\dse 1}{\dse \eps} + \] + Отсюда $(\exists \delta := b - x_0 > 0) + (\forall x, b - \delta < x < b) \Ra + \frac{\dse 1}{\dse \eps} < f(x_0) \le f(x)$, + то есть $f(x) \in U_{\eps}(+\infty)$. В итоге + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x,\ b - \delta < x < b)\ f(x) + \in U_{\eps}(M) \lra \liml_{x \to b-0} f(x) = +\infty = M + \] + + \item $M \in \R$. Тогда + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists x_0 \in (a; b)) + \ f(x_0) \in (M - \eps; M] + \] + Отсюда уже аналогично получим, что + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x,\ b - \delta < x < b)\ f(x) + \in U_{\eps}(M) \lra \liml_{x \to b-0} f(x) = M + \] + Если $a = -\infty$, то $\liml_{x \to -\infty} + f(x)$ вместо $\liml_{x \to a+0} f(x)$ + + Если $b = +\infty$, то $\liml_{x \to +\infty} + f(x)$ вместо $\liml_{x \to b-0} f(x)$ + + \end{enumerate} +\end{proof} + +\subsection{Непрерывность} + +\subsubsection*{Непрерывность в точке} + +\begin{definition} + Пусть $f$ определена в некоторой окрестности + точки $x_0 \in \R$. Тогда функция $f$ называется + \textit{непрерывной} в точке $x_0$, если + $\liml_{x \to x_0} f(x) = f(x_0)$. +\end{definition} + +\begin{definition} + Пусть $f$ определена на полуинтервале $(a, x_0],\ a < x_0$. + Тогда $f$ \textit{непрерывна слева} в т. $x_0$, если + $\liml_{x \to x_0 - 0} f(x) = f(x_0) \ \ (f(x_0 - 0) = f(x_0))$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Пусть $f$ определена на полуинтервале $[x_0, b),\ b > x_0$. + Тогда $f$ \textit{непрерывна справа} в т. $x_0$, если + $\liml_{x \to x_0 + 0} f(x) = f(x_0) \ \ (f(x_0 + 0) = f(x_0))$ +\end{definition} + +\begin{theorem} + Пусть $f$ определена в некоторой окрестности + точки $x_0 \in \R$. Тогда, следующие утверждения эквивалентны: + \begin{enumerate} + \item $f$ непрерывна в точке $x_0$ + \item $(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0)\left(\forall x,\ |x - x_0| < \delta\right) + \ |f(x) - f(x_0)| < \eps$ + \item $\left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset D(f),\ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0\right) \liml_{n \to \infty} f(x_n) = f(x_0)$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\subsubsection*{Точки разрыва} + +\begin{definition} + Пусть $f$ определена в проколотой окрестности точки $x_0$. + Если $\liml_{x \to x_0} f(x) \neq f(x_0)$, + то $x_0$ называется \textit{точкой разрыва} функции $f(x)$. +\end{definition} + +\begin{note} + Неравенство полагается верным также и в тех случаях, когда хоть одна из частей не определена. +\end{note} + +\begin{definition} + Если $\exists \liml_{x \to x_0-0} f(x),\ \liml_{x \to x_0+0} f(x) \in \R$, то точка разрыва называется \textit{точкой разрыва первого рода}. + + В противном случае \textit{точкой разрыва второго рода}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если $\liml_{x \to x_0-0} f(x) = \liml_{x \to x_0+0} f(x) \in \R$ и $\neq f(x_0)$, то $x_0$ называется \textit{точкой устранимого разрыва}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если хотя бы 1 из односторонних пределов бесконечен, то $x_0$ называется \textit{точкой бесконечного разрыва}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Величину $\liml_{x \to x_0+0} f(x) - \liml_{x \to x_0-0} f(x)$ называется \textit{скачком функции} в точке $x_0$. +\end{definition} + +\begin{example} + $f(x) = \sgn x = \System{&{1,\ x > 0} \\ &{0,\ x = 0} \\ &{-1,\ x < 0}} + \Ra x_0 = 0$ --- неустранимая точка разрыва (I рода) + \begin{align*} + &\liml_{x \to 0 + 0} f(x) = 1 + \\ + &\liml_{x \to 0 - 0} f(x) = -1 + \end{align*} +\end{example} + +\begin{example} + $f(x) = \sgn^2 x \Ra $ $x_0 = 0$ --- точка устранимого разрыва + $$ + \liml_{x \to 0} \sgn^2 x = 1 \neq \sgn^2 0 = 0 + $$ +\end{example} + +\begin{example} + $f(x) = \frac{1}{x} \Ra x_0 = 0$ --- точка разрыва второго рода + \begin{align*} + \liml_{x \to -0} \frac{\dse 1}{\dse x} = -\infty + \\ + \liml_{x \to +0} \frac{\dse 1}{\dse x} = +\infty + \end{align*} +\end{example} + +\begin{example} + $f(x) = \sin \frac{\dse 1}{\dse x}$ + + Рассмотрим + $$ + \System{ + &{x'_n = \frac{1}{\frac{\pi}{2} + 2\pi n},\ n \in \N} + \\ + &{x''_n = \frac{1}{-\frac{\pi}{2} + 2\pi n}} + } + \Ra + \System{ + &{\liml_{n \to \infty} f(x'_n) = 1} + \\ + &{\liml_{n \to \infty} f(x''_n) = -1} + } + $$ +\end{example} + +\subsubsection*{Следствия свойств предела функции} + +\begin{enumerate} + \item (Ограниченность непрерывной функции) Если $f$ непрерывна в $x_0$, то она ограничена в некоторой окрестности точки $x_0$. + + \item (Отделимость от нуля и сохранение знака непрерывной функции) + Если $f$ непрерывна в $x_0$ и $f(x_0) \neq 0$, то + $(\exists c > 0)(\exists \delta > 0)(\forall x \in U_\delta (x_0))\ |f(x)| > c, + \ \sgn f(x) = \sgn f(x_0)$ + + \item (Арифметические операции с непрерывными функциями) Если $f$ и $g$ непрерывны в $x_0$, то $f \pm g$, $f \cdot g$ и (если $g(x_0) \neq 0$) $\frac{f}{g}$ непрерывны в $x_0$. +\end{enumerate} + +\begin{definition} + Композицией функций $f$ и $g$ называется + $$ + (g \circ f)(x) := g(f(x)) + $$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Переход к пределу под знаком непрерывной функции) \\ + Если $\liml_{x \to a(\pm 0)} f(x) = b$ и $g(y)$ непрерывна в точке + $b \in \R$, то $\liml_{x \to a(\pm 0)} (g \circ f)(x) = g(b)$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим $\left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset D(f), + \ x_n \underset{\left(\underset{<}{>}\right)}{\neq} a,\ \liml_{n \to \infty} x_n = a\right)\ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = b$ + + Положим $y_n := f(x_n)$ + $$ + \left(\{y_n\}_{n = 1}^\infty \subset D(g), + \ \liml_{n \to \infty} y_n = b\right) \Ra + \liml_{n \to \infty} g(y_n) = g(b) + $$ +\end{proof} + +\begin{note} (Предел сложной функции) + Для того, чтобы из $\liml_{x \to a} f(x) = b$ и + $\liml_{y \to b} g(y) = l$ следовало $\liml_{x \to a} + (g \circ f)(x) = l$, достаточно потребовать, чтобы + $f(x) \neq b$ в ни в одной точке некоторой проколотой + окрестности точки $a$. +\end{note} + +\begin{addition} (Следствие теоремы выше. Непрерывность сложной функции) + Если $f$ непрерывна в $a$, $g$ непрерывна в $f(a)$, то $g \circ f$ непрерывна в $a$. +\end{addition} + +\begin{theorem} (О точках разрыва монотонной функции) + Если $f(x)$ монотонна на $(a; b),\ -\infty + \le a < b \le +\infty$, то она может иметь на $(a; b)$ не более + чем счетное множество точек разрыва, причем все эти точки - 1го + рода, но не устранимые разрывы. +\end{theorem} + +\begin{proof} + $(\forall x_0 \in (a; b))\ \exists \ f(x_0 - 0),\ f(x_0 + 0) \in \R$ + + Пусть $f$ невозрастающая, тогда + + $f(x_0 - 0) = \inf f(x),\ x \in (a, x_0);\ f(x_0 + 0) = \sup f(x),\ x\in (x_0, b)$ + + $x \in (a, x_0) \Ra f(x) \ge f(x_0);\ x \in (x_0, b) \Ra f(x) \le f(x_0)$ + + $f(x_0 - 0) \ge f(x_0) \ge f(x_0 + 0)$ --- Чтобы точка разрыва существовала, + должно быть хотя бы одно строгое неравенство, значит, разрыв 1го рода, + причем не устранимый $(f(x_0 - 0) \neq f(x_0 + 0))$ + + Счётность: Пусть $x_1 < x_2$ --- точки разрыва, тогда + + $f(x_1 - 0) + \ge f(x_1) \ge f(x_1 + 0) \ge f(x_2 - 0) \ge f(x_2) \ge + f(x_2 + 0)$ + + Интервал $(f(x_1 + 0), f(x_1 - 0))$ не пересекается с + $(f(x_2 + 0), f(x_2 - 0))$. Поставим в соответствие интервалам + рациональные числа внутри них, следовательно, таких интервалов + не более чем счетное количество, а значит, и множество точек разрыва + не более чем счётно. + +\end{proof} + +\begin{example} (Функция Римана) + \[ + f(x) = \System{&{\frac{1}{n}, \text{ если } x = \frac{m}{n}} \\ &{0, \text{ если } x \in \R \bs \Q}} + \] + + Докажем, что $f$ непрерывна в $x_0 \in \R \bs \Q$: зафиксируем произвольный $\eps > 0$ и рассмотрим множество + \[ + M = \{x \such f(x) \ge \eps\} + \] + Так как $\eps > 0$ и $f(x) = 0\ \forall x \in \R \bs \Q$, то любой элемент $M$ - рациональное число, имеющее вид в несократимой дроби $\frac{m}{n}, m \in \Z, n \in \N$. + \[ + f(x) = \frac{1}{n} \ge \eps \Ra n \le \frac{1}{\eps} + \] + То есть число таких $n$ конечно. Это значит, что число рациональных точек, попавших в $U_\delta(x_0) \cap M$, конечно (в самом деле, бесконечность может достигаться только за счёт $m$, а это мы ограничили пересечением). Ну а раз так, то найдётся $\delta > 0$ такое, что $U_\delta(x_0) \cap M = \emptyset$. Иными словами, + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0)(\forall x \in U_\delta(x_0))\ f(x) < \eps + \] + это означает непрерывность функции Римана в любой иррациональной точке. + + Теперь докажем, что $f(x)$ разрывна во всех рациональных точках. Пусть $x_0 \in \Q$ и мы снова зафиксировали $\eps > 0$. Какую $\delta$-окрестность точки $x_0$ ни взять, там найдётся иррациональное число, для которого $f(x) = 0 \Ra$ получим разрывность. + + Таким образом, функция Римана непрерывна $\forall x \in \R \bs \Q$ и разрывна $\forall x \in \Q$. +\end{example} + +\subsubsection*{Непрерывность на множестве} + +\begin{definition} + Функция называется \textit{непрерывной на множестве} $X$, если + \[ + (\forall x_0 \in X)\left(\forall \{x_n\} + \subset X, \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \Ra + \liml_{n \to \infty} f(x_n) = f(x_0)\right) + \] + или по Коши + \[ + (\forall x_0 \in X)(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x \in X,\ |x - x_0| < \delta)\ \left|f(x) - f(x_0)\right| < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{note} + Не стоит думать, что непрерывность на множестве - это непрерывность в каждой точке этого множества. Это не так. Как минимум потому, что мы не требуем определённость функции в некоторой окрестности точки из $X$. +\end{note} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/11lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/11lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..cadad8ff --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/11lecture.tex @@ -0,0 +1,379 @@ +\begin{theorem} (Первая теорема Вейерштрасса о непрерывных на отрезке функциях) + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$, то она ограничена на $[a; b]$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + Докажем от противного. Пусть $f$ - неограничена сверху (снизу аналогично). Это означает + \[ + (\forall n \in \N)(\exists x_n \in [a; b])\ f(x_n) > n + \] + + Получим $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset [a; b],\ a \le x_n \le b$. По теореме Больцано-Вейерштрасса + \[ + \exists \{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty,\ \liml_{k \to \infty} x_{n_k} = x_0 + \] + \[ + a \le x_{n_k} \le b \Ra a \le x_0 \le b + \Ra \liml_{k \to \infty} f(x_{n_k}) = f(x_0) + \] + + Значит, $f(x_{n_k})$ ограничена по свойству сходящейся последовательности. + + При этом $f(x_{n_k}) > n_k \Ra \{f(x_{n_k})\}_{k = 1}^{\infty}$ неограничена. + Противоречие. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Вторая теорема Вейерштрасса о непрерывных на отрезке функциях) + + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$, то она достигает на $[a; b]$ + своих точных верхней и нижней граней. То есть + \[ + (\exists x', x'' \in [a; b])\ f(x') = \inf\limits_{x \in [a; b]} f(x),\ f(x'') = \sup\limits_{x \in [a; b]} f(x) + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + По определению минимума + \[ + m := \inf\limits_{x \in [a; b]} f(x) \Ra (\forall \eps > 0) + (\exists x \in [a; b])\ m \le f(x) < m + \eps + \] + Построим подпоследовательность через выбор $\eps$: + \begin{align*} + &\eps := 1 & &m \le f(x_1) < m + 1 + \\ + &\eps := 1/2 & &m \le f(x_2) < m + 1/2 + \\ + &\dots & &\dots + \\ + &\eps := 1/n & &m \le f(x_n) < m + 1/n + \\ + &\dots & &\dots + \end{align*} + + Получили ограниченную последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$. + По теореме Больцано-Вейерштрасса: + \[ + \exists \{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty \subset [a; b] : + \liml_{k \to \infty} x_{n_k} = x_0 \in [a; b] \Ra \liml_{k \to \infty} + f(x_{n_k}) = f(x_0) + \] + Так как $(\forall n \in \N)\ m \le f(x_n) < m + \frac{1}{n} \Ra$ + + \[ + (\forall k \in \N)\ m \le f(x_{n_k}) < m + \frac{1}{n_k} + \Ra \liml_{k \to \infty} f(x_{n_k}) = m \Ra f(x_0) = m + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Больцано-Коши о промежуточных значениях) \\ + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$ и $y_1, y_2$ - два её + произвольных значения: + \[ + (\exists x_1, x_2\ a \le x_1 < x_2 \le b)\ \{f(x_1),\ f(x_2) + \} = \{y_1,\ y_2\} \Ra (\forall \gamma \in (y_1, y_2)) + (\exists c \in (x_1, x_2))\ f(c) = \gamma + \] +\end{theorem} + +\begin{proof}. + +\begin{enumerate} + \item + Обратим внимание, что порядок $x_1, x_2$ и $y_1, y_2$ не связан + (возможно, что $f(x_1) = y_2$). + Для упрощения доказательства сначала рассмотрим частный случай: + $\gamma = 0$, т.к. $\gamma \in (y_1, y_2) \Ra y_1 < \gamma + < y_2 \Ra f(x_1) \cdot f(x_2) < 0$ + + Обозначим за $[a_1, b_1] := [x_1, x_2]$. Поделим $[a_1, b_1]$ + пополам и обозначим через $[a_2, b_2]$ ту половину, на которой + $f(b_2) \cdot f(a_2) < 0$. + + Если $f\left(\frac{a_1 + b_1}{2}\right) + = 0$, то все доказано. Продолжаем этот процесс. Тогда он либо + оборвется, т.е. ч.т.д., либо получим систему стягивающихся + отрезков + + \[ + \{[a_n, b_n]\}_{n = 1}^{\infty}\ + (b_n - a_n = \frac{x_2 - x_1}{2^{n - 1}}) + \Ra (\exists c \in \R)(\forall n \in \N)(c \in [a_n, b_n]) + \Ra + \] + + \[ + \liml_{n \to \infty} a_n = \liml_{n \to \infty} b_n + = c + \] + +` Из определения непрерывности по Гейне следует: + \[ + \liml_{n \to \infty} a_n = \liml_{n \to \infty} b_n + = c \Ra \liml_{n \to \infty} f(a_n) = f(c) = + \liml_{n \to \infty} f(b_n) + \] + + Из свойства с неравенствами пределов следует: + + \[ + \liml_{n \to \infty} \underbrace{f(a_n) \cdot f(b_n)}_{< 0} + = f^2 (c) \le 0 \Ra f(c) = 0 + \] + + \item + Теперь докажем $(\forall \gamma \in (y_1, y_2))$, т.е. общий случай: + + Рассмотрим $F(x) = f(x) - \gamma$ + + $F$ непрерывна, значит, + по доказанному $(\exists c \in (x_1, x_2))\ F(c) = 0 \lra + f(c) = \gamma$ +\end{enumerate} +\end{proof} + +\subsubsection*{Промежутки} + +\begin{definition} + Множество $I \subset \bar{\R}$ называется \textit{промежутком}, + если $(\forall x_1 < x_2)\ \{x_1, x_2\} \subset I \Ra + [x_1; x_2] \subset I$. Если таких $x_1, x_2$ не существует + (то есть $I = \emptyset$ либо точка), то $I$ называется + \textit{вырожденным} промежутком +\end{definition} + +\begin{lemma} + $I$ - невырожденный промежуток $\lra$ + $\left(\exists a < b,\ \{a, b\} \subset \R\right)$ + такие, что + \[ + I = \left[ + \begin{aligned} + &(-\infty; +\infty) + \\ + &(-\infty; a) + \\ + &(b; +\infty) + \\ + &(-\infty; a] + \\ + &[b; +\infty) + \\ + &[a; b] + \\ + &(a; b] + \\ + &[a; b) + \\ + &(a; b) + \end{aligned} + \right. + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Здесь приведено доказательство двух возможных случаев. Остальные - аналогично. + + Пусть $I$ - невырожденный промежуток, который неограничен сверху и ограничен снизу. Тогда $\exists a := \inf I$. Сам по себе $I$ может оказаться каким угодно, но точно верно, что (так как $I \subset \bar{\R}$) + \[ + I \subset [a; +\infty) + \] + Выберем $\forall x_0 \in (a; +\infty)$. Из этого следует, что + \begin{align*} + \exists x_2 \in I \cap (x_0; +\infty) \text{, иначе } I \text{ ограничено сверху} + \\ + \exists x_1 \in I \cap (a; x_0) \text{, иначе } \inf I \text{ определен неверно} + \end{align*} + А значит и $[x_1; x_2] \subset I$, то есть $x_0 \in I$. Следовательно, + $(a;+\infty) \subset I$. Ну а из этого уже либо $I = (a; +\infty)$, либо $I = [a; +\infty)$, в зависимости от достижимости инфинума. +\end{proof} + +\begin{lemma} + Если $f$ непрерывна на промежутке $I$, то её множество + значений $f(I) = \{f(x) : x \in I\}$ - промежуток (возможно + вырожденный) +\end{lemma} + +\begin{proof} + Будем считать, что $f$ - непостоянна. + (Иной случай тривиален) + + Рассмотрим $(\forall y_1 < y_2,\ \{y_1, y_2\} + \subset f(I))$. + Это значит, что + \[ + (\exists x_1 < x_2,\ \{x_1, x_2\} \subset I) + \ \{f(x_1), f(x_2)\} = \{y_1, y_2\}\ (\times) + \] + Так как мы работаем с промежутком, то $[x_1; x_2] + \subset I$, $f$ непрерывна на $[x_1; x_2] \Ra + (\forall c \in (y_1; y_2))(\exists d \in (x_1; x_2)) + \ f(d) = c \Ra (y_1, y_2) \subset f(I)\ (*)$ по теореме + Больцано-Коши. А это означает, что + \[ + (\times)\wedge(*) \Ra [y_1; y_2] \subset f(I) + \] +\end{proof} + +\begin{example} + \[ + f(x) = \System{ + &x,\ x \in \Q \\ + &-x,\ x \in R \bs \Q + } + \ \ (\forall a \in \R)\ f([-a, a]) = [-a, a] + \] +\end{example} + +\begin{note} + Существуют такие функции, что $(\forall (a, b))\ f((a, b)) = \R$ +\end{note} + +\begin{lemma} \label{for_back} + Пусть $f$ - монотонна и непостоянна на промежутке $I$. Тогда $f$ + непрерывна на $I$ тогда и только тогда, когда $f(I)$ - + промежуток. +\end{lemma} + +\begin{proof} + Нужно доказать только достаточность, остальное следует + из предыдущей леммы. + + Пусть $f(I)$ - промежуток. Пойдем от противного. Предположим, что $f$ - + разрывная, $x_0$ - не концевая точка $I$ и $f$ имеет точку + разрыва в $x_0$. Будем считать, что $f$ - невозрастающая на $I$. + Тогда + \[ + f(x_0 - 0) > f(x_0 + 0) + \] + Рассмотрим $(\forall x < x_0,\ x \in I) \Ra f(x) \ge f(x_0 - 0)$. + Аналогично $(\forall x > x_0,\ x \in I) \Ra f(x) \le f(x_0 + 0)$. + Отсюда следует, что + \[ + f(I) \subset (-\infty; f(x_0 + 0)] + \cup \{f(x_0)\} \cup [f(x_0 - 0); +\infty) \Ra + \] + \[ + f(x_0 - 0) \ge f(x_0) \ge f(x_0 + 0) + \] + Причем хотя бы одно неравенство строгое (для существования + разрыва). Значит хотя бы один из интервалов + $(f(x_0 + 0), f(x_0)), (f(x_0), f(x_0 - 0))$ не вырожден. + Пусть это будет $(f(x_0), f(x_0 - 0))$. Тогда $y_1 + = f(x_0),\ y_2 \in [f(x_0 - 0), +\infty)$ дают противоречие + с $f(I)$ - промежуток, т.к. $(f(x_0), f(x_0 - 0)) \subset + [y_1, y_2] \subset I$, но $(f(x_0), f(x_0 - 0)) \cap I + = \emptyset$. + + Пусть теперь $x_0$ - концевая точка, например, + $x_0 = \inf I$. Раз $f$ - невозрастающая, то + \[ + \exists f(x_0 - 0) > f(x_0) + \] + Получаем $f(I) \subset \{f(x_0)\} \cup [f(x_0 - 0); +\infty)$. Взяв $y_1$ и $y_2$ из разных частей, снова получим противоречие. +\end{proof} + +\begin{definition} + Если $f$ инъективно на $X$, то на $f(X)$ определено + обратное отображение $f^{-1}$ так, что $(\forall x \in X) + \ f^{-1} (f(x)) = x,\ (\forall y \in f(X))\ f(f^{-1} (y)) = y$ +\end{definition} + +\begin{theorem} \label{inverse_function} (Теорема об обратной функции) + Если $f$ непрерывна и строго монотонна на промежутке $I$, + то на промежутке $f(I)$ определена обратная функция + $f^{-1}$, непрерывная на $f(I)$ и строго монотонная в + том же смысле, что и $f$. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Будем рассматривать такую $f$, что $(\forall x_1 < x_2,\ + x_1, x_2 \in I) \Ra f(x_1) > f(x_2)$. Положим + \begin{align*} + y_1 := f(x_1) + \\ + y_2 := f(x_2) + \end{align*} + То есть + \begin{align*} + f^{-1}(y_1) := x_1 + \\ + f^{-1}(y_2) := x_2 + \end{align*} + + $f^{-1}(y_2) > f^{-1}(y_1)$, то есть $f^{-1}$ монотонно убывает. + + По лемме \ref{for_back} $f(I)$ - промежуток. + А значит, $f^{-1}$ определена на промежутке и при + этом строго монотонна. Следовательно, по последней лемме + $f^{-1}$ - непрерывна на $f(I)$. +\end{proof} + +\subsection{Непрерывность элементарных функций} + +\begin{enumerate} + \item $y = x^n,\ n \in \N,\ n$ - нечётное + + Возрастает на $(-\infty; +\infty)$, непрерывна по 3й лемме + + Обратная: $f^{-1}(y) := \sqrt[n]{x}$ + + \item $y = x^n,\ n \in \N,\ n$ - чётное + + Возрастает на $[0; +\infty)$, непрерывна по 3й лемме + + $f^{-1}(y) = \sqrt[n]{x}$ + + \item $y = x^r,\ r \in \Q$ + + Определена и непрерывна на $(0; +\infty)$ +\end{enumerate} + +\subsubsection*{Тригонометрические функции} + +\begin{lemma} \label{for_trig} + $\forall x \in (0; \frac{\pi}{2}) \Ra \sin x < x < \tg x$ +\end{lemma} + +\begin{center} + \begin{tikzpicture}[scale=1] + % Axis + \coordinate (y) at (0,3); + \coordinate (x) at (3.6,0); + \draw[<->] (y) -- (0,0) -- (x); + \draw (-3,0) -- (0,0) -- (0,-3); + + \path + coordinate (c1) at +(2.5, 3) + coordinate (c2) at +(2.5, -3) + coordinate (top) at (4.8,3.6); + + \draw (c1) -- (c2); + \draw (2.1, 1.35) -- (2.1, 0) node[below] {$A$}; + \draw (0,0) node[above left] {$O$} -- (2.5, 1.6) node[above right] {$B$}; + + \filldraw[black] (2.5, 0) circle (1.2pt) node[below right] {$C$}; + \filldraw[black] (2.5, 1.6) circle (1.2pt); + \filldraw[black] (0, 0) circle (1.2pt); + \filldraw[black] (2.1, 0) circle (1.2pt); + \filldraw[black] (2.1, 1.35) circle (1.2pt) node[yshift=10, xshift=3] {$M$}; + \draw[black] circle(2.5); + + \coordinate (a) at (1, 0); + \coordinate (z) at (0, 0); + \coordinate (m) at (2.1, 1.35); + \draw (1, 0.3) node {$x$}; + \pic [draw, ->, angle radius = 0.7cm] {angle = a--z--m}; + \end{tikzpicture} +\end{center} + +\begin{proof} + Рассмотрим рисунок, на котором $x \in (0; \frac{\pi}{2})$. Согласно обозначениям, $\sin x = MA,\ \tg x = BC$. При этом несложно увидеть, что + \[ + S_{\triangle OMC} < S_{OMC} < S_{\triangle OBC} + \] + где $S_{\triangle OMC} = \frac{\sin x}{2}$, $S_{OMC} = \frac{x}{2}$, $S_{\triangle OBC} = \frac{\tg x}{2}$. То есть + \[ + \frac{\sin x}{2} < \frac{x}{2} < \frac{\tg x}{2} \Ra \sin x < x < \tg x + \] +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/12lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/12lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..37877166 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/12lecture.tex @@ -0,0 +1,496 @@ +\begin{corollary} + $|\sin x| \le |x|\ (\forall x \in \R)$ +\end{corollary} + +\begin{proof} + Если мы положим $x \in (-\frac{\pi}{2}; 0]$, то получим + \begin{align*} + &(-x) \in [0; \frac{\pi}{2}) + \\ + &\sin x = -\sin (-x) + \\ + &x = -(-x) + \end{align*} + По уже доказанной лемме \ref{for_trig} имеем + \[ + \sin (-x) \le (-x) \Ra -\sin (-x) \ge -(-x) \lra \sin(x) \ge x + \] + Но при этом мы имеем дело с отрицательными числами. А стало быть + \[ + |\sin x| \le |x|,\ x \in \left(-\frac{\pi}{2},\ \frac{\pi}{2}\right) + \] + За рамками данного интервала $x$ уже точно по модулю за областью значений $\sin x$. Поэтому утверждение верно $(\forall x \in \R)$. +\end{proof} + +\subsubsection*{Непрерывность sin и cos} + +Докажем, что $\liml_{x \to a} \sin x = \sin a$ при $(\forall a \in \R)$ +\begin{multline*} + |\sin x - \sin a| = \left|2 \sin \frac{x - a}{2} \cos \frac{x + a}{2}\right| \le 2 \cdot \left|\sin \frac{x - a}{2}\right| \cdot \left|\cos \frac{x + a}{2}\right| \le \\ + 2 \cdot \left|\frac{x - a}{2}\right| \cdot 1 = |x - a| +\end{multline*} +Для доказательства предела достаточно взять $\delta := \eps$. Следовательно, $\sin x$ - непрерывная на всей области определения. + +Теперь докажем, что $\liml_{x \to a} \cos x = \cos a$ при $(\forall a \in \R)$ +\[ + |\cos x - \cos a| = \left|-2 \cdot \sin \frac{x + a}{2} \cdot \sin \frac{x - a}{2} \right| \le 2 \cdot 1 \cdot \left|\frac{x - a}{2}\right| = |x - a| +\] +Снова достаточно взять $\delta := \eps$ и доказательство получено. + + +\begin{theorem} (Первый замечательный предел) Предел $\liml_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}$ существует и равен $1$. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим $x \in (0; \frac{\pi}{2})$. Тогда, по лемме \ref{for_trig} получим: + \[ + 1 < \frac{x}{\sin x} < \frac{1}{\cos x} + \] + + В предельном переходе + + \[ + 1 \le \liml_{x \to 0+} \frac{x}{\sin x} \le 1 + \] + Следовательно $\liml_{x \to 0+} \frac{\sin x}{x} = 1$. + \[ + \liml_{x \to 0-} \frac{\sin x}{x} = \liml_{x \to 0+} \frac{\sin(-x)}{-x} = \liml_{x \to 0+} \frac{-\sin(x)}{-x} = \liml_{x \to 0+} \frac{\sin x}{x} = 1 + \] + По теореме о связи предела с односторонними пределами, в итоге получаем $\liml_{x \to 0} \frac{\sin x}{x} = 1$ +\end{proof} + +\begin{corollary}~ + \begin{itemize} + \item $\tan x, \ctg x$ непрерывны на всей своей области определения + + По теореме об обратной функции \ref{inverse_function}: + + \item $\sin x$ возрастает на $[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}] \Ra \arcsin x$ возрастает и непрерывен на $[-1, 1]$ + + \item $\cos x$ убывает на $[0, \pi] \Ra \arccos x$ убывает и непрерывен на $[-1, 1]$ + + \item $\tan x$ возрастает на $[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}] \Ra \arctan x$ возрастает и непрерывен на $\R$ + + \item $\ctg x$ убывает на $[0, \pi] \Ra \arcctg x$ возрастает и непрерывен на $\R$ + \end{itemize} +\end{corollary} + + + +\subsubsection*{Непрерывность показательной функции} + +\begin{lemma} + \[ + \liml_{n \to \infty} \sqrt[n]{a} = 1,\ (\forall a > 0) + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Рассмотрим 3 случая: + \begin{enumerate} + \item $a = 1$ - тривиально + + \item $a > 1$. В таком случае, $\sqrt[n]{a} > 1$. А значит + \[ + \sqrt[n]{a} = 1 + \alpha_n, \text{ где } \alpha_n \text{ - просто какая-то последовательность, причем } \alpha_n > 0 + \] + Возведём все в $n$-ю степень и применим неравенство Бернулли: + \[ + a = (1 + \alpha_n)^n \ge 1 + n\alpha_n + \] + Отсюда имеем + \[ + 0 < \alpha_n < \frac{a - 1}{n} + \] + Несложно увидеть, что $\liml_{n \to \infty} \frac{a - 1}{n} = 0$. Ну а значит + \[ + \liml_{n \to \infty} \alpha_n = 0 \text{ - бесконечно малая последовательность} + \] + Используя предельный переход в равенстве, имеем + \[ + \liml_{n \to \infty} \sqrt[n]{a} = \liml_{n \to \infty} (1 + \alpha_n) = 1 + 0 = 1 + \] + + \item $a < 1$. Теперь $\sqrt[n]{a} < 1$. Но всё равно можно применить тот же трюк: + \[ + \sqrt[n]{a} = \frac{1}{1 + \alpha_n}, \text{ где } \alpha_n > 0 + \] + Тогда получим + \begin{align*} + &a = (1 + \alpha_n)^{-n} \ge 1 - n\alpha_n + \\ + &0 < \alpha_n \le \frac{1 - a}{n} \Ra \liml_{n \to \infty} \alpha_n = 0 + \\ + &\Ra \liml_{n \to \infty} \sqrt[n]{a} = \liml_{n \to \infty} \frac{1}{1 + \alpha_n} = \frac{1}{1 + 0} = 1 + \end{align*} + \end{enumerate} +\end{proof} + +Считая, что все рациональные степени уже определены, дадим определение $a^x$ в общем случае + +\begin{definition} + $a^x$ при $(\forall x \ge 0)$ определяется как + \begin{enumerate} + \item $a > 1$ + + Введём понятие $(x)_n$: + \[ + (x)_n := \frac{\lfloor10^n \cdot x\rfloor}{10^n} + \] + То есть $(x)_n$ - это число $x$, у которого оставили ровно $n$ знаков после запятой, а остальное удалили. Понятно, что это - рациональное число, и степень $a^{(x)_n}$ определена. + + Заметим, что $\{(x)_n\}$ - неубывающая последовательность. Стало быть, и $\{a^{(x)_n}\}$ - тоже неубывающая. При этом + \[ + (\forall n \in \N)\ (x)_n \le \lceil x \rceil \Ra a^{(x)_n} \le a^{\lceil x \rceil} + \] + То есть, $\{a^{(x)_n}\}$ к тому же и ограниченная сверху. По теореме Вейерштрасса, она имеет предел. Её предел и называют $a^x$: + \[ + a^x := \liml_{n \to \infty} a^{(x)_n} + \] + + \item $a = 1 \Ra a^x = a$ + + \item $0 < a < 1$ + + Определяется через предел как и в случае 1., только теорема Вейерштрасса будет для невозрастающей последовательности. + \end{enumerate} + + Для $x < 0$ определим $a^x$ как + \[ + a^x = \frac{1}{a^{-x}} + \] + + Покажем, что если $x_1 < x_2$, то и $a^{x_1} < a^{x_2}$: + + Начиная с некоторого $N \in \N$, будет в точности выполнено неравенство $(\forall n > N)$ + \[ + (x_1)_n \le x_1 < (x_2)_n \le x_2 + \] + А значит найдутся 2 рациональных числа $r_1 < r_2$ такие, что + \[ + (x_1)_n \le x_1 < r_1 < r_2 < (x_2)_n + \] + Предельный переход даёт неравенство + \[ + a^{x_1} \le a^{r_1} < a^{r_2} \le a^{x_2} + \] + Которое и даёт $a^{x_1} < a^{x_2}$ +\end{definition} + +\begin{lemma} (Корректность определения показательной функции)~ + + $(\forall x \in \R)\ (\forall \{r_n\} \subset \Q,\ \liml_{n \to \infty} r_n = x) \liml_{n \to \infty} a^{r_n} = a^x$ +\end{lemma} + +\begin{proof}~ + + Доказательство проводится для $a > 1$. Для другого случая аналогично. + + Заметим, что обе последовательности $a^{-\frac{1}{n}} - 1$ и $a^{\frac{1}{n}} - 1$ стремятся к нулю. То есть + \[ + (\forall \eps > 0)\ (\exists K \in \N) \max(|a^{-\frac{1}{K}} - 1|, a^{\frac{1}{K}} - 1) < \eps + \] + Докажем, что $\{a^{r_n}\}$ - фундаментальная последовательность. + \[ + a^{r_{n + p}} - a^{r_n} = a^{r_n} \cdot (a^{r_{n + p} - r_n} - 1) + \] + Так как $\{r_n\}$ сходится, то $(\exists M) (\forall n \in \N)\ r_n \le M$. Отсюда + \[ + a^{r_n} \le a^M + \] + Сама $\{r_n\}$ фундаментальна. То есть + \[ + (\forall \eps > 0)\ (\exists N \in \N) (\forall n > N, p \in \N)\ |r_{n + p} - r_n| < \eps \Ra\ \eps := \frac{1}{K},\ -\frac{1}{K} < r_{n + p} - r_n < \frac{1}{K} + \] + Следовательно + \[ + a^{-\frac{1}{K}} - 1 < a^{r_{n + p} - r_n} - 1 < a^{\frac{1}{K}} - 1 + \] + Ну а отсюда уже (перевыбрали окрестность из первого утверждения доказательства) + \[ + |a^{r_{n + p} - r_n} - 1| < \max(|a^{-\frac{1}{K}} - 1|, |a^{\frac{1}{K}} - 1|) < \frac{\eps}{a^M} + \] + В итоге имеем + \[ + |a^{r_n} \cdot (a^{r_{n + p} - r_n} - 1)| < a^{r_n} \cdot \frac{\eps}{a^M} < \eps + \] + Покажем, что у $\{a^{(x)_n}\}$ и $\{a^{r_n}\}$ одинаковые пределы. Для этого рассмотрим последовательность: + \[ + z_n = \System{ + &{r_k,\ n = 2k - 1} + \\ + &{(x)_k,\ n = 2k} + } + \] + По определению предела + \begin{align*} + &(\forall \eps > 0)\ (\exists K_1 \in \N) (\forall k > K_1)\ \left(|r_k - x| < \eps \lra |z_{2k - 1} - x| < \eps\right) + \\ + &(\forall \eps > 0)\ (\exists K_2 \in \N) (\forall k > K_2)\ \left(|(x)_k - x| < \eps \lra |z_{2k} - x| < \eps\right) + \end{align*} + Следовательно + \[ + (\forall \eps > 0)\ (\exists N := 2 \cdot \max(K_1, K_2)) (\forall n > N)\ |z_n - x| < \eps + \] + То есть $\{z_n\}$ - сходящаяся последовательность рациональных чисел. А из доказанного это значит, что существует предел $\liml_{n \to \infty} a^{z_n}$. Но если $\liml_{n \to \infty} a^{r_n} \neq \liml_{n \to \infty} a^{(x)_n}$, то последовательность $\{a^{z_n}\}$ расходится. Отсюда заключаем, что + \[ + (\forall x \in \R)\ (\forall \{r_n\} \subset \Q,\ \liml_{n \to \infty} r_n = x) \liml_{n \to \infty} a^{r_n} = a^x + \] +\end{proof} + +\subsubsection*{Свойства показательной функции} + +\begin{enumerate} + \item $a^{x_1 + x_2} = a^{x_1} \cdot a^{x_2}$ + \item $a^x \cdot b^x = (a \cdot b)^x$ + \item $(a^x)^y = a^{x \cdot y}$ +\end{enumerate} + +\begin{proof} + Докажем свойство суммы: + \[ + \System{ + \liml_{n \to \infty} (x_1)_n = x_1 + \\ + \liml_{n \to \infty} (x_2)_n = x_2 + } + \Ra + \liml_{n \to \infty} \left((x_1)_n + (x_2)_n\right) = x_1 + x_2 + \] + При этом + \begin{align*} + \liml_{n \to \infty} a^{(x_1)_n} = a^{x_1} + \\ + \liml_{n \to \infty} a^{(x_2)_n} = a^{x_2} + \end{align*} + Тогда + \[ + \liml_{n \to \infty} a^{(x_1)_n + (x_2)_n} = a^{x_1 + x_2} + \] + Второе свойство доказывается аналогично. + + Третье свойство уже сложнее. Пусть $x, y > 0$, + \begin{align*} + \{r'_n\} - \text{ возрастает к } x + \\ + \{r''_n\} - \text{ убывает к } x + \\ + \{p'_n\} - \text{ возрастает к } y + \\ + \{p''_n\} - \text{ убывает к } y + \end{align*} + Отсюда цепочка неравенств: + \[ + a^{r'_n \cdot p'_n} = (a^{r'_n})^{p'_n} \le (a^x)^{p'_n} \le (a^x)^y \le (a^x)^{p''_n} \le (a^{r''_n})^{p''_n} = a^{r''_n \cdot p''_n} + \] + Пределы обоих концов стремятся к $a^{x \cdot y}$, откуда уже по теореме о трёх последовательностях имеем нужное нам равенство. +\end{proof} + +\begin{theorem} + $a^x$ - непрерывная функция на $\R$ $\forall a \in (0; 1) \cup (1; \infty)$ +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + $(\forall x_0 \in \R)~a^x - a^{x_0} = a^{x_0}(a^{x - x_0} - 1)$ + + Это значит, что достаточно установить факт + \[ + \liml_{x \to 0} a^x = 1 + \] + Рассмотрим $|x| < \frac{1}{K}$ для произвольного $K$. Тогда + \[ + a^{-\frac{1}{K}} - 1 < a^x - 1 < a^{\frac{1}{K}} - 1 \Ra |a^x - 1| < \max(|a^{-\frac{1}{K}} - 1|, |a^{\frac{1}{K}} - 1|) + \] + При этом + \[ + (\forall \eps > 0)\ (\exists K \in \N) \max(|a^{\frac{1}{K}} - 1|, |a^{-\frac{1}{K}} - 1|) < \eps + \] + Отсюда + \[ + (\forall \eps > 0)\ (\exists \delta := \frac{1}{K}) (\forall x,\ |x| < \delta)\ \ |a^x - 1| < \eps + \] + Что и требовалось доказать. +\end{proof} + +\begin{corollary} (Непрерывность логарифма) + $\log_a x$ - непрерывная функция на $(0; +\infty)$ +\end{corollary} + +\begin{proof} + Будем считать $a > 1$. Начнём с доказательнства, что + \begin{align*} + &\sup\limits_{x \in \R} a^x = +\infty + \\ + &\inf\limits_{x \in \R} a^x = 0 + \end{align*} + Рассмотрим $x \in \N$ и $a = 1 + \alpha\ (\alpha > 0)$. По неравенству Бернулли + \[ + (1 + \alpha)^x \ge 1 + x\alpha + \] + Следовательно, очень просто подобрать $x$ такое, что оно будет больше любого $M$. Отсюда неограниченность сверху. Теперь, посмотрим на значения при отрицательном аргументе: + \[ + (1 + \alpha)^{-x} = \frac{1}{(1 + \alpha)^x} \le \frac{1}{1 + x\alpha} + \] + Отсюда следует инфинум, равный нулю. + + То есть $f((-\infty; +\infty)) = (0; +\infty)$, при этом $f(x) = a^x$ непрерывна и строго монотонна на всей области определения. По теореме об обратной функции \ref{inverse_function} это нам даёт, что $f^{-1}(y) := \log_a (y)$ строго монотонна и непрерывна на $(0; +\infty)$. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Второй замечательный предел) \\ + \[ + \liml_{x \to 0} (1 + x)^{1 / x} = e + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Положим $0 < x < 1$. + \[ + n_x := \left\lfloor\frac{1}{x}\right\rfloor + \] + \[ + n_x \le \frac{1}{x} < n_x + 1 \Ra \frac{1}{n_x + 1} < x \le \frac{1}{n_x} + \] + Рассмотрим функцию + \[ + f(x) = \left(1 + \frac{1}{n_x}\right)^{n_x + 1} + \] + Положим $x_1 < x_2$. Следовательно + \[ + \frac{1}{x_2} < \frac{1}{x_1} \Ra n_{x_2} \le n_{x_1} \Ra f(x_2) \ge f(x_1) \ge 1 \text{ (в силу последовательности числа Эйлера)} + \] + По теореме Вейерштрасса предел $f(x)$ существует. + + Сделаем замечательное наблюдение: + \[ + f\left(\frac{1}{n}\right) = \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n \Ra \liml_{n \to \infty} f(1/n) = e + \] + Напишем цепочку неравенств: + \begin{align*} + &(1 + x)^{1 / x} \ge (1 + x)^{n_x} > \left(1 + \frac{1}{n_x + 1}\right)^{n_x} + \\ + &(1 + x)^{1 / x} \le \left(1 + \frac{1}{n_x}\right)^{1 / x} < \left(1 + \frac{1}{n_x}\right)^{n_x + 1} + \end{align*} + Крайняя левая и крайняя правая оценки стремятся к $e$. А значит + \[ + \liml_{x \to 0+} f(x) = e + \] + Осталось доказать левый предел. Сделаем замену $x = -y$: + \begin{multline*} + \liml_{x \to 0-} (1 + x)^{1 / x} = \liml_{y \to 0+} (1 - y)^{-1/y} = \\ + \liml_{y \to 0+} \frac{1}{(1 - y)^{1/y}} = \liml_{y \to 0+} \left(\frac{1}{1 - y}\right)^{1 / y} = \\ + \liml_{y \to 0+} \left(1 + \frac{y}{1 - y}\right)^{1 / y} = \liml_{t \to 0+} (1 + t)^{\frac{1 - t}{t}} = \\ + \liml_{t \to 0+} (1 + t)^{1 / t} \cdot \frac{1}{1 + t} = e \cdot 1 = e + \end{multline*} + По теореме о связи предела с односторонними пределами, в итоге получаем + \[ + \liml_{x \to 0} (1 + x)^{1 / x} = e + \] +\end{proof} + +\begin{lemma} + $\forall a \in (0; 1) \cup (1; +\infty)$ + \begin{enumerate} + \item $\liml_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = e$ + \item $\liml_{x \to 0} \frac{\log_a (1 + x)}{x} = \frac{1}{\ln a}$ + \item $\liml_{x \to 0} \frac{a^x - 1}{x} = \ln a$ + \end{enumerate} +\end{lemma} + +\begin{proof}~ + + \begin{enumerate} + \item Введём $g(y)$: + \[ + g(y) = \System{ + &{(1 + y)^{1 / y},\ y \neq 0} + \\ + &{e, y = 0} + } + \] + В силу второго замечательного предела + \[ + \liml_{y \to 0} (1 + y)^{1 / y} = e = g(0) + \] + То есть, $g(y)$ непрерывна в 0. Дополнительно введём $y = f(x) = 1 / x$. Для этой функции есть предел + \[ + \liml_{x \to \infty} f(x) = 0 + \] + По теореме о пределе композиции функций получим + \[ + \liml_{x \to \infty} \left(1 + \frac{1}{x}\right)^x = \liml_{x \to \infty} g(f(x)) = g(0) = e + \] + + \item В силу непрерывности логарифма в 1 применим композицию: + \[ + \liml_{x \to 0} \frac{\log_a (1 + x)}{x} = \liml_{x \to 0} \log_a((1 + x)^{1 / x}) = \log_a(\liml_{x \to 0} (1 + x)^{1 / x}) = \log_a e = \frac{1}{\ln a} + \] + + \item Положим $f(x) = a^x - 1$. Если выразить $x$ через $y = f(x)$, то получится + \[ + x = \log_a (y + 1) + \] + А выражение предела получает вид + \[ + \frac{a^x - 1}{x} = \frac{y}{\log_a (y + 1)} + \] + Если подставить в такое выражение $y = 0$, то мы получим неопределённость. Это можно исправить, определив $g(y)$ как + \[ + g(y) := \System{ + &{\frac{y}{\log_a (y + 1)},\ y \neq 0} + \\ + &{\ln a,\ y = 0} + } + \] + Посчитаем предел + \[ + \liml_{y \to 0} g(y) = \liml_{y \to 0} \frac{1}{\frac{1}{g(y)}} = \liml_{y \to 0} \frac{1}{\frac{\log_a (y + 1)}{y}} = \frac{1}{\frac{1}{\ln a}} = \ln a + \] + То есть $g(y)$ непрерывно в 0. При этом + \[ + \liml_{x \to 0} f(x) = 1 - 1 = 0 + \] + По теореме о композиции функций получим + \[ + \liml_{x \to 0} \frac{a^x - 1}{x} = \liml_{x \to 0} g(f(x)) = g(0) = \ln a + \] + \end{enumerate} +\end{proof} + +\subsubsection*{Гиперболические функции} + +\begin{definition} + \begin{align*} + &{\sh x := \frac{e^x - e^{-x}}{2} - \text{ гиперболический синус}} + \\ + &{\ch x := \frac{e^x + e^{-x}}{2} - \text{ гиперболический косинус}} + \\ + &{\th x := \frac{\sh x}{\ch x}} + \\ + &{\cth x := \frac{\ch x}{\sh x}} + \end{align*} +\end{definition} + +Все гиперболические функции непрерывны на своих областях определения. + +\subsubsection*{Свойства гиперболических функций} + +\begin{enumerate} + \item $\ch^2 x - \sh^2 x = 1$ - основное гиперболическое тождество + \item $\ch^2 x + \sh^2 x = \ch 2x$ + \item $2 \cdot \sh x \cdot \ch x = \sh 2x$ +\end{enumerate} + +\subsubsection*{Обратные функции} + +\[ + y = \sh x \lra x = \Arsh y +\] +В этом нет смысла, так как можно решить уравнение явно +\[ + y = \frac{e^x - e^{-x}}{2} \lra e^{2x} - 2ye^x - 1 = 0 \lra x = \ln (y + \sqrt{y^2 + 1}) +\] + +\begin{addition} + $\liml_{x \to 0} \frac{\sh x}{x} = \liml_{x \to 0} \frac{e^x - e^{-x}}{2x} = \liml_{x \to 0} \frac{e^x - 1}{2x} - \frac{e^{-x} - 1}{2z} = \frac{1}{2} + \liml_{t \to 0} \frac{e^t - 1}{2t} = 1$ +\end{addition} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/13lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/13lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..4cbc2ad7 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/13lecture.tex @@ -0,0 +1,401 @@ +\subsection{Сравнение функций} + +\begin{definition} + Пусть $f(x) = \lambda(x) \cdot g(x)$ справедливо в некоторой + проколотой окрестности точки $x_0$. + \begin{enumerate} + \item Если $\lambda(x)$ ограничена в + этой проколотой окрестности, то + $f(x) = O(g(x))$ при $x \to x_0$ + + \item Если $\liml_{x \to x_0} \lambda(x) = 0$, + то $f(x) = o(g(x))$ при $x \to x_0$ + + \item Если $\liml_{x \to x_0} \lambda(x) = 1$, + то $f(x) \sim g(x)$ при $x \to x_0$. ($f$ эквивалентно $g$) + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{theorem} + Другое определение. Если $g(x) \neq 0$ в некоторой проколотой + окрестности точки $x_0$, то + \begin{enumerate} + \item $\frac{f(x)}{g(x)}$ ограничена в + некоторой проколотой окрестности $x_0$, то + $f(x) = O(g(x))$ при $x \to x_0$ + + \item $\liml_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = 0$, то + $f(x) = o(g(x))$ при $x \to x_0$ + + \item $\liml_{x \to x_0} \frac{f(x)}{g(x)} = 1$, то + $f(x) \sim g(x)$ при $x \to x_0$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Положим $\lambda(x) := \frac{f(x)}{g(x)}$. А дальше всё уже следует из сказанного выше. +\end{proof} + +\begin{examples}~ + \begin{enumerate} + \item $\sin x \cdot \sin \frac{1}{x} = + O(\sin \frac{1}{x})$ при $x \to 0$. + + \item $x \cdot \sin \frac{1}{x} + = o(\sin \frac{1}{x})$ при $x \to 0$. + + \item $\sin x \cdot \sin \frac{1}{x} + \sim x \cdot \sin \frac{1}{x}$ при $x \to 0$. + \end{enumerate} +\end{examples} + +\begin{theorem} (Связь эквивалентных и б.м.) + $f(x) \sim g(x)$ при $x \to x_0 \lra f(x) = g(x) + + o(g(x))$ при $x \to x_0$. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Необходимость $(\Ra)$. Положим $f(x) \sim g(x)$ при $x \to x_0$. Тогда + \[ + f(x) = \lambda(x) \cdot g(x),\ \liml_{x \to x_0} \lambda(x) = 1 \Ra + \] + \[ + f(x) - g(x) = (\lambda(x) - 1) \cdot g(x),\ \liml_{x \to x_0} (\lambda(x) - 1) = 0 \Ra f(x) - g(x) = o(g(x)) + \] + Достаточность доказывается аналогично. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Использование эквивалентных при вычислении пределов) + + Если $f_1(x) \sim f_2(x)$ и $g_1(x) \sim + g_2(x)$ при $x \to x_0$ , то + \[ + \liml_{x \to x_0} f_1(x) \cdot g_1(x) = + \liml_{x \to x_0} f_2(x) \cdot g_2(x) + \] + А также + \[ + \liml_{x \to x_0} \frac{g_1(x)}{f_1(x)} = + \liml_{x \to x_0} \frac{g_2(x)}{f_2(x)} + \] + при условии, что хотя бы один из пределов в + каждом равенстве существует +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + Из условия следует: $f_1(x) = \lambda_1(x) \cdot f_2(x)$ и + $g_1(x) = \lambda_2(x) \cdot g_2(x)$ + + \[ + f_1(x) \cdot g_1(x) = \lambda_1(x) \cdot \lambda_2(x) \cdot + g_2(x) \cdot f_2(x) \Ra + \] + \[ + \liml_{x \to x_0} \left(f_1(x) \cdot g_1(x)\right) = + \liml_{x \to x_0} \left(\lambda_1(x) \cdot \lambda_2(x) \cdot + g_2(x) \cdot f_2(x)\right) = \liml_{x \to x_0} + \left(f_2(x) \cdot g_2(x)\right) + \] + + Для дробей доказательство аналогично. +\end{proof} + +\begin{proposition} + \[ + \sin x \sim \tg x \sim (e^x - 1) \sim \ln(1 + x) + \sim \sh x \sim \th x \sim \arcsin x \sim \arctg x + \sim x,\ x \to 0 + \] + \[ + \sh x := \frac{e^x - e^{-x}}{2};\ + \ch x := \frac{e^x + e^{-x}}{2};\ + \th x := \frac{\sh x}{\ch x};\ + \cth x := \frac{\ch x}{\sh x} + \] + \[ + \ch^2 x - \sh^2 x = 1;\ \sh(2x) = 2 \sh x \ch x; + \ \ch(2x) = \ch^2 x + \sh^2 x + \] +\end{proposition} + +%\begin{note} +% Мы можем писать $o(f) = O(f)$ и подобное, подразумевая, что на самом деле мы рассматриваем некоторое $g = o(f)$ +%\end{note} + + +\begin{definition} + Если $f = O(g)$ и $g = O(f)$ при $x \to x_0$, + то говорят, что $f \asymp g$ +\end{definition} + + +\section{Дифференциальное исчисление функций одной переменной} + +\subsection{Производная} + +\begin{definition} + Пусть $y = f(x)$ определена в некоторой окрестности + точки $x_0 \in \R$. + + \textit{Приращением} $\Delta y$ этой функции в + точке $x_0$, отвечающим приращению аргумента + $\Delta x$, называется $\Delta y = f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)$. + + \textit{Производной} функции $y = f(x)$ в точке $x_0$ называется предел (если он существует и конечен) + \[ + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \liml_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} =: f'(x_0) + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} \label{diff_function_to_cont} + Если функция имеет производную в точке $x_0$, + то она непрерывна в этой точке. +\end{theorem} + +\begin{proof} + По условию, + \[ + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} = + f'(x_0) + \alpha(x),\ \liml_{x \to x_0} \alpha(x) = 0 + \] + Следовательно, + \[ + f(x) - f(x_0) = f'(x_0)(x - x_0) + \alpha(x)(x - x_0) + \] + при $x \to x_0$. Перенесём $f(x_0)$ в другую сторону + и в предельном переходе получим, что + \[ + \liml_{x \to x_0} f(x) = f(x_0) + 0 + 0 = f(x_0) + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Арифметические операции и производные) + Если $\exists f'(x_0)$ и $g'(x_0)$, то + \begin{enumerate} + \item $\exists (f \pm g)'(x_0) = f'(x_0) \pm g'(x_0)$ + + \item $\exists (f \cdot g)'(x_0) = + f'(x_0) \cdot g(x_0) + f(x_0) \cdot g'(x_0)$ + + \item Если $g(x_0) \neq 0$, то + $\exists \left(\frac{f}{g}\right)'(x_0) = + \frac{f'(x_0) \cdot g(x_0) - f(x_0) \cdot g'(x_0)}{g^2(x_0)}$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item + \[ + f'(x_0) = \liml_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0},\ + g'(x_0) = \liml_{x \to x_0} \frac{g(x) - g(x_0)}{x - x_0} + \] + Отсюда + \[ + \liml_{\Delta x \to 0} + \frac{\Delta (f(x) \pm g(x))}{\Delta x} = + \liml_{x \to x_0} \frac{(f(x) \pm g(x)) - + (f(x_0) \pm g(x_0))}{x - x_0} = \liml_{x \to x_0} + \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} \pm \liml_{x \to x_0} + \frac{g(x) - g(x_0)}{x - x_0} + \] + + \item Аналогично первому, + \begin{multline*} + \liml_{x \to x_0} \frac{(f \cdot g)(x) - (f \cdot g)(x_0)}{x - x_0} = + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x)g(x) - f(x_0)g(x_0) + f(x_0)g(x) - f(x_0)g(x)}{x - x_0} =\\ + = \liml_{x \to x_0} \frac{f(x)g(x) - f(x_0)g(x)}{x - x_0} + + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x_0)g(x) - f(x_0)g(x_0)}{x - x_0} = \\ + = \liml_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} \cdot g(x) + f(x_0) + \cdot \liml_{x \to x_0} \frac{g(x) - g(x_0)}{x - x_0} + \end{multline*} + Что в предельном переходе даёт + \[ + f'(x_0) \cdot g(x_0) + f(x_0) \cdot g'(x_0). + \] + + \item Аналогично первому и второму, + \begin{multline*} + \liml_{x \to x_0} \frac{(\frac{f}{g})(x) - + (\frac{f}{g})(x_0)}{x - x_0} = + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x)g(x_0) - f(x_0)g(x)}{g(x)g(x_0)(x - x_0)} =\\ + = \liml_{x \to x_0} \frac{f(x)g(x_0) - f(x_0)g(x_0)}{g(x)g(x_0)(x - x_0)} + + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x_0)g(x_0) - f(x_0)g(x)}{g(x)g(x_0)(x - x_0)} + \end{multline*} + В предельном переходе получим + \[ + \frac{g(x_0)f'(x_0)}{g^2(x_0)} - \frac{f(x_0)g'(x_0)}{g^2(x_0)} + \] + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Производные основных элементарных функций) + Для всех $x_0$ из областей определения соответствующих + функций справедливы равенства: + \begin{enumerate} + \item $(\sin x)' \big|_{x = x_0} = \cos x_0$ + \item $(\cos x)' \big|_{x = x_0} = -\sin x_0$ + \item $(\tg x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{\cos^2 x_0}$ + \item $(\ctg x)' \big|_{x = x_0} = -\frac{1}{\sin^2 x_0}$ + \item $(x^b)' \big|_{x = x_0} = b \cdot x_0^{b - 1}\ (x > 0)$ + \item $(b^x)' \big|_{x = x_0} = b^{x_0} \ln b$ + \item $(\sh x)' \big|_{x = x_0} = \ch x_0$ + \item $(\ch x)' \big|_{x = x_0} = \sh x_0$ + \item $(\th x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{\ch^2 x_0}$ + \item $(\cth x)' \big|_{x = x_0} = -\frac{1}{\sh^2 x_0}$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рутинно + \begin{enumerate} + \item + $\liml_{x \to x_0} \frac{\sin x - \sin x_0}{x - x_0} = + \liml_{x \to x_0} \frac{2 \sin \frac{x - x_0}{2} + \cos \frac{x + x_0}{2}}{x - x_0} = + \left[\sin \frac{x - x_0}{2} \sim \frac{x - x_0}{2},\ x \to x_0\right] + = \liml_{x \to x_0} \cos \frac{x + x_0}{2} = \cos x_0$ + + \item + $\liml_{x \to x_0} \frac{\cos x - \cos x_0}{x - x_0} = + \liml_{x \to x_0} \frac{-2 \sin \frac{x - x_0}{2} + \sin \frac{x + x_0}{2}}{x - x_0} = + \liml_{x \to x_0} (-\sin \frac{x + x_0}{2}) = -\sin x_0$ + + \item Аналогично + \item Аналогично + + \item + \begin{multline*} + \liml_{x \to x_0} \frac{x^b - x_0^b}{x - x_0} = + x_0^b \liml_{x \to x_0} \frac{\left(\frac{x}{x_0}\right)^b - 1}{x - x_0} = \\ + = x_0^b \liml_{x \to x_0} \frac{e^{b \ln \frac{x}{x_0}} - 1}{x - x_0} = + \left[e^{b \ln \frac{x}{x_0}} - 1 \sim + b \ln \frac{x}{x_0},\ x \to x_0\right] = + x_0^b \liml_{x \to x_0} \frac{b \ln \frac{x}{x_0}}{x - x_0} = \\ + = x_0^b \cdot b \cdot \liml_{x \to x_0} + \frac{\ln(1 + \frac{x - x_0}{x_0})}{x - x_0} = + \left[\ln \left(1 + \frac{x - x_0}{x_0}\right) \sim + \frac{x - x_0}{x_0},\ x \to x_0\right] = + x_0^b \cdot b \cdot \liml_{x \to x_0} \frac{x - x_0}{x_0(x - x_0)} + = b \cdot x_0^{b - 1} + \end{multline*} + + \item + \[ + \liml_{x \to x_0} \frac{b^x - b^{x_0}}{x - x_0} = + b^{x_0} \liml_{x \to x_0} \frac{e^{(x - x_0)\ln b } - 1}{x - x_0} = + \left[ e^{(x - x_0)\ln b} - 1 \sim (x - x_0)\ln b,\ x \to x_0 \right] = + b^{x_0} \cdot \ln b + \] + + \item + \[ + (\sh x)' \big|_{x = x_0} = + \left(\frac{e^x - e^{-x}}{2}\right)' = + \frac{1}{2}\left(e^{x_0} - + \left(\frac{1}{e^x}\right)'\right) = + \frac{1}{2}\left(e^{x_0} - \frac{-e^{x_0}}{e^{2a}}\right) = + \frac{e^{x_0} + e^{-x_0}}{2} = \ch x_0 + \] + + \item Аналогично + \item Аналогично + + \item + $(\cth x)' \big|_{x = x_0} = + \left(\frac{\ch x}{\sh x}\right)' = + \frac{(\ch x)' \cdot \sh x_0 - \ch x_0 \cdot + (\sh x)'}{\sh^2 x_0} =\frac{\sh^2 x_0 - \ch^2 x_0}{\sh^2 x_0} = + -\frac{1}{\sh^2 x_0}$ + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{theorem} \label{inverse_function_derivative} + (Производная обратной функции) + Если $f(x)$ непрерывна и строго монотонна на + $[x_0 - \delta,\ x_0 + \delta],\ \delta > 0$ и $\exists f'(x_0) \neq 0$, + то обратная функция $f^{-1}$ имеет производную в точке + $f(x_0)$, равную + \[ + (f^{-1})'(f(x_0)) = \frac{1}{f'(x_0)} + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Во первых, обратная функция определена, непрерывна и + строго монотонна на интервале $f([x_0 - \delta,\ x_0 + \delta])$ по + теореме об обратной функции \ref{inverse_function}. + Для краткости обозначим $\varphi = f^{-1}$. Для определённости + будем считать $f$ - возрастающей функцией. Тогда $\varphi$ + определена на $y \in [f(x_0 - \delta); f(x_0 + \delta)],\ y_0 = f(x_0)$. + По определению производной, нам надо найти предел + \[ + \liml_{\Delta y \to 0} \frac{\Delta \varphi(y_0)}{\Delta y} + \] + $\varphi$ непрерывна в т. $y_0 \Ra + \liml_{\Delta y \to 0} \Delta \varphi(y_0) = 0$ + по теореме о непрерывности функции, имеющей производную в точке + \ref{diff_function_to_cont}. $\varphi$ возрастает и + $\Delta y \neq 0 \Ra \Delta \varphi(y_0) \neq 0$. Тогда пусть + \[ + \Delta x := \Delta \varphi(y_0) = + \varphi(y_0 + \Delta y) - \varphi(y_0) + \] + Тогда + \[ + \varphi(y_0 + \Delta y) = \varphi(y_0) + \Delta x = + x_0 + \Delta x \Ra y_0 + \Delta y = f(x_0 + \Delta x) + \] + То есть + \[ + f(x_0 + \Delta x) - y_0 = y_0 + \Delta y - y_0 = \Delta y + \] + Отсюда исходный предел выражается как + \[ + \frac{\varphi(y_0 + \Delta y) - + \varphi(y_0)}{\Delta y} = + \frac{\Delta x}{\Delta y} = + \frac{1}{\frac{\Delta y}{\Delta x}} = + \underset{\Delta x \to 0}{\to} + \frac{1}{f'(x_0)} + \] + \[ + \liml_{\Delta y \to 0} \frac{\Delta \varphi(y_0)}{\Delta x}= + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{1}{\frac{\Delta y}{\Delta x}} = + \frac{1}{f'(x_0)} + \] +\end{proof} + +\begin{anote} + Возможно, корректность подмены + $\Delta y$ на $\Delta x$ в последнем переходе + неочевидна для читателя. В таком случае обратим внимание + на то, что справедливость этого преобразования следует + из определения предела по Гейне: + \begin{align*} + & \left(\forall \{\Delta x_n\} + \subset [- \delta,\ \delta] \bs \{0\}\ \liml_{n \to \infty} \Delta x_n = 0\right) + \ \liml_{n \to \infty} f(\Delta x_n) = A\\ + & \left(\forall \{\Delta y_n\} + \subset f([- \delta,\ \delta]) \bs \{0\}\ \liml_{n \to \infty} \Delta y_n = 0\right) + \ \liml_{n \to \infty} f(\Delta y_n) = B + \end{align*} + Из определения $\Delta x$ в доказательстве ясно, что + $\liml_{\Delta y \to 0} \Delta x = 0$ (это верно в силу непрерывности + $\varphi$ и $f$). Тогда скажем, что $\Delta x$ --- это функция от + $\Delta y$. + \begin{align*} + & \left(\forall \{\Delta y_n\} + \subset f([- \delta,\ \delta]) \bs \{0\}\ + \liml_{n \to \infty} \Delta y_n = 0\right) + \ \liml_{n \to \infty} \Delta x(\Delta y_n) = 0 + \end{align*} + Осталось только заменить в изначальном определении $\Delta y_n$ + на $\Delta x_n$, где $\Delta x_n = \Delta x(\Delta y_n)$. + Выполнив данное действие, мы увидим, что $A = B$, то есть мы + совершенно безнаказанно заменили $\Delta y$ на $\Delta x$ + внутри предела (читатель может убедиться собственноручно, + что так же справедлива замена $\Delta x$ на $\Delta y$). +\end{anote} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/14lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/14lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..e9e0fd5f --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/14lecture.tex @@ -0,0 +1,397 @@ +\begin{corollary} (Производные обратных тригонометрических и логарифмических функций) + Для всех $x_0$ из интервалов, входящих в область определения, справедливы равенства: + \begin{align*} + &(\arcsin x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{\sqrt{1 - x_0^2}} + \\ + &(\arccos x)' \big|_{x = x_0} = -\frac{1}{\sqrt{1 - x_0^2}} + \\ + &(\arctg x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{1 + x_0^2} + \\ + &(\arcctg x)' \big|_{x = x_0} = -\frac{1}{1 + x_0^2} + \\ + &(\log_b x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{x_0 \cdot \ln b},\ b \in (0; 1) \cup (1; +\infty) + \end{align*} +\end{corollary} + +\begin{proof} + \[ + (\arcsin x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{(\sin y) \big|_{y = \arcsin x_0}} = \frac{1}{\cos(\arcsin x_0)} + \] + Так как $\arcsin x_0 \in (-\frac{\pi}{2}; \frac{\pi}{2})$, то + \[ + (\arcsin x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{\sqrt{1 - \sin^2(\arcsin x_0)}} = \frac{1}{\sqrt{1 - x_0^2}} + \] + + \[ + (\arctg x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{(\tg y)' \big|_{y = \arctg x_0}} = \cos^2 (\arctg x_0) = \frac{1}{\tg^2 (\arctg x_0) + 1} = \frac{1}{1 + x_0^2} + \] + С $\arcctg$ и $\arccos$ аналогично. + \[ + (\log_b x)' \big|_{x = x_0} = \frac{1}{(b^y)' \big|_{y = \log_b x_0}} = \frac{1}{b^{\log_b x_0} \cdot \ln b} = \frac{1}{x_0 \cdot \ln b} + \] +\end{proof} + +\begin{note} + Предположение непрерывности функции в окрестности точки $x_0$ существенно. +\end{note} + +\begin{example} + Определим $y = f(x)$ как + \[ + f\left(\frac{1}{n}\right) = f\left(\frac{1}{n} + 0\right) := \frac{1}{2n - 1},\ \forall n \in \N + \] + При этом + \[ + f\left(\frac{1}{n} - 0\right) := \frac{1}{2n} + \] + А также + \[ + \System{ + &{f(0) := 0} + \\ + &{f(-x) := -f(x)} + \\ + &{f \text{ линейна на } \bigg[\frac{1}{n}; \frac{1}{n - 1}\bigg)}\ \forall n \in \N + } + \] + %%% Здесь нужен график функции. 11я лекция 2019 года 56:05 + Сузим данную функцию на отрезок $[-1; 1]$ и посчитаем её производную в нуле: + + В силу нечётности достаточно посмотреть предел $\liml_{\Delta x \to +0} \frac{\Delta y}{\Delta x}$. Рассмотрим такое $\Delta x$, что + \[ + \Delta x \in \bigg[\frac{1}{n}; \frac{1}{n - 1}\bigg) + \] + Оценим дробь предела: + \[ + \frac{\Delta y}{\Delta x} = \frac{f(\Delta x)}{\Delta x} + \] + Так как $f$ линейна на полуинтервале, то + \[ + \frac{n - 1}{2n - 1} = \frac{f\left(\frac{1}{n}\right)}{\frac{1}{n - 1}} < \frac{f\left(\frac{1}{n}\right)}{\Delta x} < \frac{f(\Delta x)}{\Delta x} < \frac{f\left(\frac{1}{n - 1} - 0\right)}{\Delta x} < \frac{f\left(\frac{1}{n - 1} - 0\right)}{\frac{1}{n}} = \frac{n}{2n - 2} + \] + Обе оценки стремятся к $\frac{1}{2}$. Стало быть + \[ + \liml_{\Delta x \to +0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = f'(0) = \frac{1}{2} + \] + При этом функция на $[-1; 1]$ непрерывной не является. Посмотрим на образ этого отрезка: + \[ + f([-1; 1]) = [-1; 1] \bs \bigcup\limits_{n = 1}^\infty \left(\bigg[\frac{1}{2n}; \frac{1}{2n - 1}\bigg) \cup \bigg(-\frac{1}{2n - 1}; -\frac{1}{2n}\bigg]\right) + \] + Это же множество будет являться областью определения обратной функции. Но как видно из записи, образ $[-1; 1]$ не включает в себя ни одну окрестность нуля $\Ra$ обратная функция не имеет окрестности нуля, в которой она всюду определена и потому не имеет производной в нуле. +\end{example} + +\subsection{Дифференцируемость} + +\begin{definition} + Пусть $f$ определена в $U(x_0)$, тогда функция $y = f(x)$ называется \textit{дифференцируемой} в точке $x_0 \in \R$, если её приращение, отвечающее приращению аргумента $\Delta x$, в этой точке может быть записано в виде + \[ + \Delta y = A\Delta x + o(\Delta x),\ \Delta x \to 0 + \] + где $A \in \R$. + + Выражение $A\Delta x$ называется \textit{дифференциалом} функции $y = f(x)$ в точке $x_0$. Обозначается как $dy := A \Delta x$ +\end{definition} + +\begin{theorem} + (Дифференцируемость и производная) Функция $y = f(x)$ дифференцируема в точке $x_0$ тогда и только тогда, когда она имеет производную в этой точке. При этом $A$ в точности равно $f'(x_0)$. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $f$ дифференцируема в точке $x_0$. То есть + \[ + \Delta y = A \Delta x + o(\Delta x),\ \Delta x \to 0 + \] + Так как функция определена в окрестности нуля, то мы можем записать + \[ + \frac{\Delta y}{\Delta x} = A + o(1),\ \Delta x \to 0 + \] + Отсюда имеем + \[ + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = A = f'(x_0) + \] + В обратную сторону доказывается аналогично. +\end{proof} + +\begin{corollary}~ + \begin{itemize} + \item Если $f$ дифференцируема в точке $x_0$, то она непрерывна в точке $x_0$. + + \item Если $f$ дифференцируема в точке $x_0$, то $df(x_0) = f'(x_0) \Delta x$ + + \item Если $f, g$ дифференцируемы в точке $x_0$, то $f \pm g, fg, \frac{f}{g}$(если $g'(x_0) \neq 0$) дифференцируемы в точке $x_0$ и равны $(f'(x_0) \pm g'(x_0))\Delta x, (f(x_0)g'(x_0) + g(x_0)f'(x_0))\Delta x, \frac{f'(x_0)g(x_0) - f(x_0)g'(x_0)}{g(x_0)^2}\Delta x$ соответственно + + В частности $dx = 1 \Delta x$, отсюда обозначение $\Delta x = dx$ + + Если $y = f(x)$, то $dy = df(x) = f'(x)dx \Ra f'(x) = \frac{dy}{dx}$ + \end{itemize} +\end{corollary} + +\begin{note} + Первое следствие верно лишь в одну сторону +\end{note} + +\begin{example} + $y = |x|$. Тогда если рассмотреть $x_0 = 0$ + $\liml_{\Delta x \to 0} \Delta y = 0,\ \Delta y = |\Delta x|$ + При этом рассмотрим односторонние пределы: + \begin{align*} + \liml_{\Delta x \to 0+} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0+} \frac{\Delta x}{\Delta x} = 1 + \\ + \liml_{\Delta x \to 0-} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0-} -\frac{\Delta x}{\Delta x} = -1 + \end{align*} +\end{example} + +\begin{note} + Если смотреть предел производной лишь с одной стороны, то можно говорить о правосторонней и левосторонней производной. +\end{note} + +\begin{example} + \[ + y = \System{&{x \sin \frac{1}{x},\ x \neq 0} \\ &{0,\ x = 0}} + \] + Здесь предела в точке 0 нет вообще + \[ + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} \sin \frac{1}{\Delta x} + \] +\end{example} + +\begin{theorem} (Дифференцируемость сложной функции) + Если $v = f(y)$ дифференцируема в точке $g(x_0)$, функция $y = g(x)$ дифференцируема в точке $x_0$, то композиция $u = h(x) = f(g(x))$ дифференцируема в точке $x_0$, причём $h'(x_0) = f'(g(x_0)) \cdot g'(x_0)$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + Выпишем всё, что нам даёт условие: + \begin{align*} + &{\Delta u = f'(g(x_0))\Delta y + o(\Delta y),\ \Delta y \to 0} + \\ + &{\Delta u = f(g(x_0) + \Delta y) - f(g(x_0))} + \\ + &{\Delta y = g'(x_0)\Delta x + o(\Delta x),\ \Delta x \to 0} + \\ + &{\Delta y = g(x_0 + \Delta x) - g(x_0)} + \end{align*} + Сразу отметим то, что если $\Delta x \to 0$, то и $\Delta y \to 0$. Это следует, например, из третьей строки. Значит, $o(\Delta y)$ является также и $o(\Delta x)$: если $\alpha = o(\Delta y(\Delta x))$, то её можно записать как + \[ + \alpha(\Delta y(\Delta x)) = \lambda(\Delta x) \cdot \Delta y(\Delta x) = \lambda(\Delta x) \cdot (g'(x_0) + o(1))\Delta x + \] + + При этом $\lambda(\Delta x) \cdot (g'(x_0) + o(1)) \xrightarrow[\Delta x \to 0]{} 0$ Значит, $\alpha = o(\Delta x)$. + + Подставим во вторую строку четвёртую. Получим следующее утверждение: + \[ + \Delta u = f(g(x_0) + g(x_0 + \Delta x) - g(x_0)) - f(g(x_0)) = h(x_0 + \Delta x) - h(x_0) = \Delta h, \Delta x \to 0 + \] + Подставим теперь в первую строку третью и получим нужный результат: + \[ + \Delta h = \Delta u = f'(g(x_0))g'(x_0) \cdot \Delta x + \underbrace{f'(g(x_0)) \cdot o(\Delta x) + o(\Delta y)}_{o(\Delta x)},\ \Delta x \to 0 + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} (Инвариантность формы первого дифференциала) + Формула для дифференциала $dy = f'(x_0)dx$ справедлива как в случае, когда $x$ - независимая переменная, так и в случае, когда $x$ является функцией от другой переменной. +\end{corollary} + +\begin{proof} + Пусть $x = g(t), y = f(x)$. Тогда + \[ + y = f(x) = f(g(t)) =: h(t) + \] + Положим $x_0 = g(b)$. + \begin{align*} + &h'(b) = f'(x_0) \cdot g'(b) + \\ + &dx = g'(b)dt + \end{align*} + Распишем $dy$: + \[ + dy = h'(b) \cdot dt = f'(x_0) \cdot g'(h) dt = f'(x_0) dx + \] +\end{proof} + +\begin{definition} + Если $x = \phi(t), y = \psi(t), x_0 < t < b$, причём $\psi, \phi$ дифференцируемы на $(x_0, b)$ и $\phi(t)$ строго монотонна на $(x_0, b)$, тогда определена функция $y = f(x)$, которая называется \textit{функцией, заданной параметрически.} +\end{definition} + +\begin{theorem} + Функция, заданная параметрически, $y = f(x)$(где $y = \psi(t), x = \phi(t), x_0 < t < b$) дифференцируема в точке $t_0$, если $\phi'(t_0) \neq 0$, причём $f'(x_0) = \frac{\psi'(t_0)}{\phi'(t_0)}$, где $x_0 = \phi(t_0)$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + По теореме о существовании обратной функции \ref{for_back} $\Ra \exists \phi^{-1}$ + \[ + t = \phi^{-1}(x) + \] + Тогда из + \[ + y = f(\phi(t)) = \psi(t) + \] + Следует + \[ + f(x) = \psi(\phi^{-1}(x)) + \] + По теореме о производной обратной функции \ref{inverse_function_derivative} + $\exists (\phi^{-1})'(x_0)$, а значит + \[ + f'(x_0) = \psi'(t_0)(\phi^{-1})'(x_0) = \frac{\psi'(t_0)}{\phi'(t_0)} + \] + Существование производной в точке влечёт за собой дифференцируемость в точке +\end{proof} + +\begin{definition} + \textit{Графиком} функции $y = f(x), x \in I \subset \R$ называется множество $\{(x, y): x \in I \wedge y = f(x)\} \in \R^2$. + + Для функции $f$, определённой на $U_{\delta_0}(x_0)$, \textit{секущей} её графика называется прямая, проходящая через точки $(x_0, f(x_0))$ и $(x_0 + \Delta x, f(x_0 + \Delta x))$, где $0 < \Delta x < \delta_0$. Её угловой коэффициент обозначается через $k$, если $\exists \liml_{\Delta x \to 0}k \in \overline{\R} = l$, то этот предел называется угловым коэффициентом касательной к графику функции $y = f(x)$ в точке $(x_0, f(x_0))$. + + \textit{Касательной} к графику функции $y = f(x)$ в точке $(x_0; f(x_0))$ называется прямая, проходящая через точку $(x_0, f(x_0))$ с угловым коэффициентом $l$, то есть прямая $y - f(x_0) = l(x - x_0)$, а для $l \in \overline{\R} \setminus \R$ это будет $x = x_0$ +\end{definition} + +\begin{proposition} + Касательная - это предельное положение секущей +\end{proposition} + +\begin{proof} + Уравнение секущей имеет вид + \[ + \frac{y - f(x_0)}{x - x_0} = \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} + \] + То есть + \[ + y - f(x_0) = \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} (x - x_0) + \] + В пределе это выражение принимает вид + \[ + y - f(x_0) = l(x - x_0) + \] + Для бесконечного $l$ можно переписать равенство в виде + \[ + x - x_0 = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{y - f(x_0)}{\frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x}} = 0 \lra x = x_0 + \] +\end{proof} + +\begin{definition} + Если предел $\liml_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} = +\infty$ или $-\infty$ и $f(x)$ непрерывна в точке $x_0$, то будем говорить, что $f'(x_0)$ равна $+\infty$ или $-\infty$ соответственно. +\end{definition} + +\begin{example} + $f(x) = \sqrt[3]{x}$. Посчитаем $f'(0)$: + \[ + f'(0) = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\sqrt[3]{\Delta x}}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{1}{\sqrt[3]{(\Delta x)^2}} = +\infty + \] +\end{example} + +\begin{example} + $f(x) = \sqrt[3]{|x|}$. Если посмотреть на график, то касательная в нуле вроде есть. Но предел будет + \[ + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} = \infty + \] + Что не соответсвует нашему определению. +\end{example} + +\begin{theorem} (Геометрический смысл производной и дифференциала) + Пусть $f(x)$ непрерывна в некоторой окрестности точки $x_0$. Тогда, касательная к графику $y = f(x)$ в точке $(x_0; f(x_0))$ существует тогда и только тогда, когда существует предел $\liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta y}{\Delta x} \in \overline{\R}$. + + При этом уравнение касательной в случае дифференцируемости в точке $x_0$: + \[ + y = f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0) + \] + В случае бесконечной производной в точке $x_0$: + \[ + x = x_0 + \] + + Дифференциал представляет приращение ординаты касательной, соответствующее приращению $\Delta x$. +\end{theorem} + +\begin{center} + \begin{tikzpicture}[scale=1] + % Axis + \coordinate (y) at (0,5); + \coordinate (x) at (6,0); + \draw[<->, style={thick}] (y) node[above] {$y$} -- (0,0) -- (x) node[right] {$x$}; + \draw (-0.4,0) -- (0,0) -- (0,-0.4); + + \path + coordinate (start) at (1,2) + coordinate (c) at (2.8,1.1) + coordinate (top) at (4.2,3.9); + + \draw[style={thick}] plot [smooth, tension=0.9] coordinates {(start) (c) (top)}; + + \draw[style={dashed}] (c) -- (2.8,0) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={below:$x_0$}] {}; + \draw[style={dashed}] (5.2, 1.1) -- (0,1.1) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={left:$f(x_0)$}] {}; + \draw[style={dashed}] (3.5, 2) -- (0,2) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={left:$f(x)$}] {}; + \draw[style={dashed}] (3.5, 2) -- (3.5,0) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={below:$x$}] {}; + + \filldraw [black] (3.5, 2) circle (1.2pt); + \filldraw [black] (c) circle (1.2pt); + + \draw (2.1, 0.2) -- (4.2, 2.9); + \draw[<->] (2.8, 0.4) -- (3.5, 0.4); + \draw[<->] (0.35, 1.1) -- (0.35, 2); + \draw[<->] (3.5, 1.1) -- (3.5, 1.45); + \draw (c) -- (5.2, 2.3); + \draw (c) -- (1.6, 0.5); + \draw (top) (3.15, 0.4) node[above] {$\Delta x$}; + \draw (top) (0.35, 1.5) node[right] {$\Delta y$}; + \draw (top) (3.5, 1.3) node[right] {$dy$}; + + \draw (top) node[below right, black] {$y = f(x)$}; + + \coordinate (x_0) at (5.2, 1.1); + \coordinate (m) at (5.2, 2.3); + \pic [draw, angle radius = 1.5cm] {angle = x_0--c--m}; + \draw (4.6, 1.4) node {$\alpha$}; + \end{tikzpicture} +\end{center} + +\subsection{Производные и дифференциалы высших порядков} + +\begin{definition} + Пусть $f'(x)$ определена в некоторой окрестности + $(x_0 - \delta,\ x_0 + \delta)$. Если существует её + производная в точке $x_0$, то она называется + \textit{производной второго порядка} $f$ в точке $x_0$: + \[ + f''(x_0) := (f'(x))' \big|_{x = x_0} + \] + Индуктивно определяется так: + \begin{align*} + &f^{(0)}(x_0) := f(x_0) + \\ + &f^{(n)}(x_0) := (f^{(n - 1)}(x))' \big|_{x = x_0} + \end{align*} +\end{definition} + +\begin{note} + $f^{(0)}(x) = f(x), f^{(1)}(x) = f'(x), f^{(2)}(x) = f''(x), f^{(3)}(x) = f'''(x)$ +\end{note} + +\begin{example} + \begin{align*} + &{(\sin x)' = \cos x} + \\ + &{(\cos x)' = -\sin x} + \\ + &{(-\sin x)' = \cos x} + \\ + \vdots + \end{align*} + Несложно понять, что + \[ + (\sin x)^{(n)} = \sin (x + \frac{n\pi}{2}),\ n \in \N \cup \{0\} + \] + Доказательство по индукции + \[ + (\sin x)^{(n + 1)} = \left((\sin x)^{(n)}\right)' = \left(\sin(x + \frac{n\pi}{2})\right)' = \cos(x + \frac{n\pi}{2}) = \sin\left(x + \frac{(n + 1)\pi}{2}\right) + \] +\end{example} + +\begin{definition} + $n!\ :=\ 1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot + \ldots \cdot n,\ n \in \N,\ 0! := 1$ +\end{definition} + +\begin{definition} + $C_n^k := \frac{n!}{k!(n - k)!},\ + 0 \le k \le n,\ n; k \in \N \cup \{0\}$ +\end{definition} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/15lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/15lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..c4bbf724 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/15lecture.tex @@ -0,0 +1,520 @@ + +\begin{definition} + $C_{\alpha}^n = \frac{\alpha!}{n! \cdot (\alpha - n)!} = + \frac{\alpha \cdot (\alpha - 1) \cdot \ldots \cdot + (\alpha - n + 1)}{n!},\ n \in \N,\ \alpha \in \R$ +\end{definition} + +\begin{note} + Биномиальный коэффициент таким образом определён для + \textit{любого вещественного $\alpha$}. +\end{note} + +\begin{lemma} + Для вещественного биномиального коэффициента справедливо + свойство треугольника Паскаля: + \[ + C_\alpha^n + C_\alpha^{n - 1} = C_{\alpha + 1}^n + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Распишем сумму по определению. Дальше всё сойдётся: + \begin{multline*} + C_\alpha^n + C_\alpha^{n - 1} = \frac{\alpha \cdot + (\alpha - 1) \cdot \ldots \cdot (\alpha - (n - 1))}{n!} + \frac{\alpha \cdot (\alpha - 1) \cdot \ldots \cdot (\alpha - (n - 2))}{(n - 1)!} = + \\ + \frac{\alpha \cdot (\alpha - 1) \cdot \ldots \cdot + (\alpha - (n - 2)) \cdot (\alpha - (n - 1) + n)}{n!} = + C_{\alpha + 1}^n + \end{multline*} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Формула Лейбница) + Если существуют конечные производные порядка $n$ функций + $f$ и $g$ в некоторой точке, то их произведение имеет + конечную производную в этой же точке и для него справедлива формула + \[ + (f \cdot g)^{(n)} = \suml_{k = 0}^{n} C_n^k f^{(k)} + \cdot g^{(n - k)} + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Доказательство же формулы проведём по индукции: + \begin{itemize} + \item База $n = 1$: + \[ + (fg)' = \suml_{k = 0}^1 C_1^k f^{(k)} g^{(1 - k)} = + fg' + f'g \text{ - верно} + \] + + \item Утверждением примем нашу формулу из теоремы. + Покажем, что она верна для $n + 1$: + \begin{multline*} + (fg)^{(n + 1)} = \left((fg)^{(n)}\right)' = + \suml_{k = 0}^n C_n^k \left(f^{(k)} g^{(n - k)} + \right)' = \suml_{k = 0}^n C_n^k f^{(k + 1)} + g^{(n - k)} + \suml_{k = 0}^n C_n^k f^{(k)} + g^{(n + 1 - k)} = \\ + = C_n^n f^{(n + 1)} g^{(0)} + \suml_{k = 0}^{n - 1} + C_n^k f^{(k + 1)} g^{(n - k)} + C_n^0 f^{(0)} + g^{(n + 1)} + \suml_{m = 0}^{n - 1} C_n^{m + 1} + f^{(m + 1)} g^{(n - m)} = \\ + = C_n^n f^{(n + 1)} g^{(0)} + C_n^0 f^{(0)} + g^{(n + 1)} + \suml_{j = 0}^{n - 1} + \left(C_n^j + C_n^{j + 1}\right) f^{(j + 1)} + g^{(n - j)} = \\ + = C_{n + 1}^0 f^{(0)} g^{(n + 1)} + \suml_{t = 1}^{n} + C_{n + 1}^t f^{(t)} g^{(n + 1 - t)} + C_{n + 1}^{n + 1} + f^{(n + 1)} g^{(0)} = \suml_{t = 0}^{n + 1} + C_{n + 1}^t f^{(t)} g^{(n + 1 - t)} + \end{multline*} + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{corollary} Очевидно, что $(\alpha f \pm \beta g)^{(n)} + = \alpha f^{(n)} \pm \beta g^{(n)},\ \alpha, \beta \in \R$. + Ограничения на $f$ и $g$ такие же, как в доказанной только что + теореме. Также, если $a, b \in \R$, то $(f(ax + b))^{(n)} = + a^{n} \cdot f^{(n)}(ax + b)$ +\end{corollary} + +\subsubsection*{Производные высших порядков некоторых элементарных функций} + +\begin{enumerate} + \item $(\sin x)^{(n)} = \sin (x + \frac{\pi n}{2})$ + \item $(\cos x)^{(n)} = \cos (x + \frac{\pi n}{2})$ + \item $(x^\alpha)^{(n)} = \alpha \cdot (\alpha - 1) \cdot + \ldots \cdot (\alpha - n + 1) x^{\alpha - n} = + n! \cdot C_{\alpha}^n \cdot x^{\alpha - n}$ + \item $(a^x)^{(n)} = a^x \cdot \ln^n a$ + \item $(\ln x)^{(n)} = (x^{-1})^{(n - 1)} = (n - 1)! + \cdot C_{-1}^{n - 1} \cdot x^{-1 - (n - 1)} = + (-1)^{(n - 1)} (n - 1)! \cdot x^{-n}$ + +\end{enumerate} + +\begin{corollary} (Бином Ньютона) + \[ + (a + b)^n = \suml_{k = 0}^n C_n^k a^k b^{n - k} + \] +\end{corollary} + +\begin{proof} + С одной стороны, + \[ + \left((\alpha\beta)^x\right)^{(n)} = (\alpha\beta)^x \cdot \ln^n (\alpha\beta) = (\alpha\beta)^x(\ln \alpha + \ln \beta)^n + \] + С другой стороны, по формуле Лейбница + \begin{multline*} + \left((\alpha\beta)^x\right)^{(n)} = + \left(\alpha^x \cdot \beta^x\right)^{(n)} = + \suml_{k = 0}^n C_n^k \left(\alpha^x\right)^{(k)} + \left(\beta^x\right)^{(n - k)} = + \suml_{k = 0}^n C_n^k (\alpha^x \ln^k \alpha) + (\beta^x \ln^{(n - k)} \beta) = \\ + = (\alpha\beta)^x \suml_{k = 0}^n C_n^k \ln^k + \alpha \cdot \ln^{(n - k)} \beta + \end{multline*} + Положив $a := \ln \alpha$ и $b := \ln \beta$, получим необходимое утверждение. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Формула Фаа-ди-Бруно) + Если существует производная $n$-го порядка функции $g$ в точке $a$ и $f$ в точке $g(a)$, то + \[ + (f \circ g)^{(n)} = \suml_{\pi \in \Pi_n} \left(f^{(|\pi|)} \circ g\right) \cdot \prodl_{B \in \pi} g^{(|B|)} + \] + где + \begin{itemize} + \item $\Pi_n$ обозначает множество всех разбиений $\{1, 2, \dots, n\}$ на непустые подмножества + + \item $\pi$ - разбиение множества $\{1, 2, \ldots, n\}$ на непустые подмножества. То есть элемент $B \in \pi$ - одно из множеств, на которые разбили исходное множество + + \item $|A|$ - число элементов множества $A$ + \end{itemize} +\end{theorem} + +\begin{proof} + По индукции + \begin{itemize} + \item База $n = 1$: $\Ra \Pi_1 = \{\{\{1\}\}\}$ + \[ + (f \circ g)' = (f' \circ g) \cdot g' \text{ - верно} + \] + + \item Утверждением является наша формула. Докажем, что если она верна для $n$, то верна и для $n + 1$: + \[ + (f \circ g)^{(n + 1)} = \left((f \circ g)^{(n)}\right)' = \suml_{\pi \in \Pi_n} \left((f^{(|\pi|)} \circ g) \cdot \prodl_{B \in \pi} g^{(|B|)}\right)' + \]` + Распишем производную одного слагаемого, принадлежащего разбиению $\pi^* \in \Pi_n$: + \[ + \left((f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot \prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)}\right)' = (f^{(|\pi^*|)} \circ g)' \cdot \prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)} + (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot \left(\prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)}\right)' + \] + Теперь, у нас добавился к множеству $\{1, 2, \dots, n\}$ элемент $n + 1$. Если взять любое разбиение $\pi \in \Pi_{n + 1}$, то есть несколько вариантов того, какой оно имеет вид: + \begin{enumerate} + \item Элемент $n + 1$ обособлен в отдельную часть. То есть $\pi = \pi^* \cup \{n + 1\},\ \pi^* \in \Pi_n$. Каждое слагаемое таких разбиений по нашей формуле должно иметь вид: + \[ + (f^{(|\pi^*| + 1)} \circ g) \cdot \prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)} \cdot g' + \] + что в точности равно левой части суммы из производной слагаемого: + \[ + (f^{(|\pi^*|)} \circ g)' \cdot \prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)} = (f^{(|\pi^*| + 1)} \circ g) \cdot g' \cdot \prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)} + \] + + \item Элемент $n + 1$ помещён в некоторое $B_i \in \pi^*$. Это значит, что $|\pi| = |\pi^*|$. Каждое слагаемое таких разбиений по нашей формуле должно иметь вид: + \[ + (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot g^{(|B_i| + 1)} \cdot \prodl_{B \in \pi^* \bs B_i} g^{(|B|)} + \] + Поймём, что $\pi^*$ соответствует не одно разбиение из $\Pi_{n + 1}$, а целое множество (действительно, мы можем выбирать разные $B_i$). Тогда, сумма слагаемых по всем $\pi$, полученным из $\pi^*$ записывается как + \[ + \suml_{B_i \in \pi^*} (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot g^{(|B_i| + 1)} \cdot \prodl_{B \in \pi^* \bs B_i} g^{(|B|)} = (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \suml_{B_i \in \pi^*} g^{(|B_i + 1|)} \cdot \prodl_{B \in \pi \bs B_i} g^{(|B|)} + \] + что в точности совпадает с правой частью суммы из производной слагаемого: + \begin{multline*} + (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot \left(\prodl_{B \in \pi^*} g^{(|B|)}\right)' = (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot \left(g^{(|B_1|)} \cdot \prodl_{B \in \pi^* \bs B_1} g^{(|B|)}\right)' = \\ + (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \cdot \left(g^{(|B_1| + 1)} \cdot \prodl_{B \in \pi^* \bs B_1} g^{(|B|)} + g^{(|B_1|)} \cdot \left(\prodl_{B \in \pi^* \bs B_1} g^{(|B|)}\right)'\right) = \dots = \\ + (f^{(|\pi^*|)} \circ g) \suml_{B_i \in \pi^*} g^{(|B_i + 1|)} \cdot \prodl_{B \in \pi \bs B_i} g^{(|B|)} + \end{multline*} + \end{enumerate} + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{example} + Рассмотрим $(f \circ g)^{(4)}$. Все разбиения тогда можно представить как способы разложить 4 на слагаемые(каждое слагаемое символизирует $|B|$): + \begin{itemize} + \item $4 = 4 \Ra$ есть только 1 разбиение длины 4 - это всё множество. То есть слагаемое имеет вид + \[ + \left(f' \circ g\right) \cdot g'''' + \] + \item $4 = 3 + 1$ - есть $C_4^1 = 4$ способов сделать разбиение с такими мощностями $B$. Нетрудно убедиться, что каждое разбиение имеет одинаковое слагаемое + \[ + \left(f'' \circ g\right) \cdot g' \cdot g''' + \] + Их сумма будет соответственно + \[ + 4 \cdot \left(f'' \circ g\right) \cdot g' \cdot g''' + \] + \item $4 = 2 + 1 + 1$ - это $C_4^2 = 6$ способов сделать разбиение + \[ + \Ra 6 \cdot \left(f''' \circ g\right) \cdot g'' \cdot g' \cdot g' + \] + \item $4 = 2 + 2$ - это $\frac{C_4^2}{2} = 3$, потому что мы учитываем каждое разбиение дважды + \[ + 3 \cdot \left(f'' \circ g\right) \cdot g'' \cdot g'' + \] + \item $4 = 1 + 1 + 1 + 1$ - это 1 разбиение + \[ + \left(f'''' \circ g\right) \cdot g' \cdot g' \cdot g' \cdot g' + \] + \end{itemize} + Собственно, $(f \circ g)^{(4)}$ - это сумма всех полученных слагаемых +\end{example} + +\subsubsection*{Дифференциалы высших порядков} + +\begin{definition} + Если $f'(x)$ дифференцируема в точке $x_0$, то $f$ называется + дважды дифференцируемой в точке $x_0$. \textit{Дифференциалом второго + порядка} для дважды дифференцируемой функции $f$ в точке $x_0$ + называется дифференциал от дифференциала $f$ в точке $x_0$: + + \[ + df(x) = f'(x)dx\ (x \text{ - независимая переменная}) + \] + \[ + d^2 f(x_0) := d(f'(x)dx) \big|_{x = x_0} = f''(x_0) dx^2 + \] + + \textit{Дифференциалом $n$-го порядка} от $f(x)$, + где $x$ - независимая переменная, в точке $x$ называется + дифференциал от дифференциала $n - 1$-го порядка, причём + в качестве $dx$ в каждом из дифференциалов берётся одно + и то же число ($\Delta x$) + \[ + d^{n}f(x_0) := d(d^{n - 1}f(x)) \big|_{x=x_0} + \] +\end{definition} + +\begin{corollary} + \[ + d^nf(a) = f^{(n)}(a) dx^n + \] + если $x$ - независимая переменная +\end{corollary} + +\begin{example} + Пусть $f(x)$ - функция переменной $x = \varphi(t)$, где $t$ - независимая переменная. + \[ + f(x) = f(\varphi(t)) = h(t) + \] + Отсюда + \begin{multline*} + d^2f = d^2h = h'' dt^2 = \left((f' \circ \varphi) + \cdot \varphi'\right)'dt^2 = \left((f'' \circ \varphi) + (\varphi')^2 + (f' \circ \varphi)\varphi''\right)dt^2 = \\ + = (f'' \circ \varphi)(\varphi'dt)^2 + (f' \circ \varphi) + \varphi'' dt^2 = f''dx^2 + f'd^2x + \end{multline*} +\end{example} + +\subsection{Теоремы о свойствах производных} + +\begin{definition} + Точка $x_0$ называется \textit{точкой (строгого) + локального максимума} функции $f(x)$, если $(\exists \delta > 0) + (\forall x \in \mc{U}_{\delta}(x_0))\ f(x_0) \ge f(x)\ + \left(f(x_0) > f(x)\right)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Точка $x_0$ называется \textit{точкой (строгого) + локального минимума} функции $f(x)$, если $(\exists \delta > 0) + (\forall x \in \mc{U}_{\delta}(x_0))\ f(x_0) \le f(x)\ + \left(f(x_0) < f(x)\right)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Точки локального минимума и максимума в общем случае + называются \textit{точками локального экстремума} +\end{definition} + +\begin{definition} + Правой (левой) производной функции $f$ в точке $x_0$ называется + пределе (если он существует): + \[ + \liml_{x \to x_0 \underset{(-)}{+} 0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} (Теорема Ферма. Необходимое условие локального + экстремума) + + Если $x_0$ - точка локального экстремума функции $f$, дифференцируемой в $x_0$, то + \[ + f'(x_0) = 0 + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $x_0$ - точка локального максимума. Это значит, что в некоторой окрестности точки $x_0$ имеет место неравенство + \[ + f(x_0 + \Delta x) \le f(x_0) + \] + Рассмотрим односторонние пределы производной: + \begin{align*} + f'_+(x_0) = \liml_{\Delta x \to +0} + \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} \le 0 + \\ + f'_-(x_0) = \liml_{\Delta x \to -0} + \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} \ge 0 + \end{align*} + В силу дифференцируемости $f$ в точке $x_0$: + \[ + 0 \le f'_-(x_0) = f'(x_0) = f'_+(x_0) \le 0 + \] + Что верно тогда и только тогда, когда + \[ + f'(x_0) = 0 + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Ролля) + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$, дифференцируема на + $(a; b)$ и $f(a) = f(b)$, то + \[ + \exists c \in (a; b) :\ f'(c) = 0 + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $f$ не постоянна + (иначе $\forall x \in (a; b)\ f(x)' = 0$). + Тогда, по теореме Вейерштрасса + \[ + \exists \max\limits_{x \in [a; b]} f(x) > \exists + \min\limits_{x \in [a; b]} f(x) + \] + Хотя бы одно из этих чисел (пусть $\max$) не совпадает с $f(a) = f(b)$. Следовательно, + \[ + \max\limits_{x \in [a; b]} f(x) = f(c),\ c \in (a; b) + \] + То есть $c$ - точка локального максимума. По теореме Ферма $f'(c) = 0$ +\end{proof} + +\begin{theorem} (Обобщенная теорема о среднем) + \label{common_mid} + Если $f, g$ непрерывны на $[a; b]$, + дифференцируемы на $(a; b)$, то + \[ + \exists c \in (a; b) :\ (f(b) - f(a))g'(c) = + (g(b) - g(a))f'(c) + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим функцию $h(x)$: + \[ + h(x) = (f(b) - f(a))g(x) - (g(b) - g(a))f(x) + \] + Посчитаем $h(a)$ и $h(b)$: + \begin{align*} + h(a) = (f(b) - f(a))g(a) - (g(b) - g(a))f(a) = + f(b)g(a) - g(b)f(a) + \\ + h(b) = (f(b) - f(a))g(b) - (g(b) - g(a))f(b) = + g(a)f(b) - f(a)g(b) + \end{align*} + Отсюда по теореме Ролля + \[ + \exists c \in (a; b) :\ h'(c) = 0 + \] + А это в свою очередь значит + \begin{align*} + (f(b) - f(a))g'(c) - (g(b) - g(a))f'(c) = 0 + \\ + (f(b) - f(a))g'(c) = (g(b) - g(a))f'(c) + \end{align*} +\end{proof} + +\begin{corollary} (Теорема Лагранжа о среднем или о + конечных приращениях) + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$, дифференцируема на + $(a; b)$, то $\exists c \in (a; b)$ такое, что + \[ + \frac{f(b) - f(a)}{b - a} = f'(c) + \] +\end{corollary} + +\begin{proof} + По теореме \ref{common_mid} возьмём $g(x) = x$ +\end{proof} + +\subsubsection*{Геометрический смысл теорем Ролля и Лагранжа} + +\begin{tabular}{cc} + \begin{tikzpicture}[scale = 1] + % Axis + \coordinate (y) at (0,5); + \coordinate (x) at (6,0); + \draw[<->, style={thick}] (y) node(yaxis)[above]{$y$} -- (0,0) -- (x) node(xaxis)[right]{$x$}; + \draw (-0.4,0) -- (0,0) -- (0,-0.4); + + % Points for the curve + \path + coordinate (start) at (1, 2) + coordinate (d1) at (2, 2.5) + coordinate (top) at (3, 4) + coordinate (d2) at (4, 2.5) + coordinate (end) at (5, 2); + + % Draw the curve + \draw[style={thick}] plot [smooth, tension=0.9] coordinates {(start) (d1) (top) (d2) (end)}; + + % Dashed lines for the points on x axis + \draw[style={dashed}] let \p1=(start) in (\p1) -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$a$}]{}; + \draw[style={dashed}] let \p1=(top) in (\p1) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={above:$f'(c) = 0$}]{} -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$c$}]{}; + \draw[style={dashed}] let \p1=(end) in (\p1) -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$b$}]{}; + + % Dashed lines for the points on y axis + \draw[style={dashed}] let \p1=(end) in (\p1) -- (0, \y1) node[left, black]{$f(a) = f(b)$}; + + % Tangent line for top point + \draw let \p1=(top) in (1.5, \y1) -- (4.5, \y1); + \end{tikzpicture} + & + \begin{tikzpicture}[scale = 1] + % Axis + \coordinate (y) at (0,5); + \coordinate (x) at (6,0); + \draw[<->] (y) node[above]{$y$} -- (0,0) -- (x) node[right]{$x$}; + \draw (-0.4,0) -- (0,0) -- (0,-0.4); + + % Points for the curve + \path + coordinate (start) at (1, 1) + coordinate (d1) at (2, 1) + coordinate (d2) at (4, 4) + coordinate (end) at (5, 4); + + % The curve + \draw[style={thick}] plot [smooth, tension=0.9] coordinates {(start) (d1) (d2) (end)}; + + % Tangent line and point + \coordinate (t) at (1.85, 0.85); + \filldraw[black] (t) node[below right]{\scalebox{0.8}{$f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a}$}} circle (1pt); + \draw (1.5 - 0.3, 0.7 - 0.3) -- (1.5 + 1.5, 0.7 + 1); + + % Dashed lines for the points on x axis + \draw[style={dashed}] let \p1=(start) in (\p1) -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$a$}]{}; + \draw[style={dashed}] let \p1=(t) in (\p1) -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$c$}]{}; + \draw[style={dashed}] let \p1=(end) in (\p1) -- (\x1, 0) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={below:$b$}]{}; + + % Dashed lines for the points on y axis + \draw[style={dashed}] let \p1=(start) in (\p1) -- (0, \y1) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={left:$f(a)$}]{}; + \draw[style={dashed}] let \p1=(end) in (\p1) -- (0, \y1) node[circle, fill, inner sep=1pt, label={left:$f(b)$}]{}; + + % Line from the start to the end point + \draw[style={dashed}] (start) node[circle, fill, inner sep=1pt]{} -- (end) node[circle, fill, inner sep=1pt]{}; + \end{tikzpicture} +\end{tabular} + +\begin{corollary} (Теорема Коши о среднем) + \label{Cauchy_mid} + Если $f, g$ непрерывна на $[a; b]$, + дифференцируема на $(a; b)$, $g'$ не обращается в + нуль на $(a; b)$, то + \[ + \exists c \in (a; b) :\ + \frac{f(b) - f(a)}{g(b) - g(a)} = + \frac{f'(c)}{g'(c)} + \] +\end{corollary} + +\begin{proof} + Всё, что нам надо обосновать, так это то, что мы + можем поделить обе части уравнения в теореме + \ref{common_mid} за счёт данных нам условий. + + Предположим, что $g(b) = g(a)$. Но тогда $g$ + удовлетворяет требованиям теоремы Ролля. Следовательно, + \[ + \exists t \in (a; b) :\ g'(t) = 0 + \] + что противоречит условию. Значит, + мы можем поделить обе части на + $(g(b) - g(a)) \cdot g'(c)$ +\end{proof} + +\begin{note} + Смысл теоремы Коши тот же самый, что и у теоремы Лагранжа, но в предположении, что некоторая функция задана параметрически на осях: $x = g(t)$ и $y = f(t)$ соответственно. +\end{note} + +\begin{example} + \[ + f(x) = \System{ + &{x^2 \sin \frac{1}{x},\ x \neq 0} + \\ + &{0,\ x = 0} + } + \] + Функция $f$ - непрерывная и дифференцируемая на $\R$. Но пример примечателен тем, что производная всё же разрывная в 0. + \begin{itemize} + \item $x \neq 0$. Тогда, просто посчитаем производную по свойствам: + \[ + f'(x) = 2x \sin \frac{1}{x} - \cos \frac{1}{x} + \] + + \item $x = 0$. Посчитаем эту производную по определению: + \[ + f'(0) = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{f(\Delta x) - 0}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{\Delta x^2 \sin \frac{1}{\Delta x}}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} \Delta x \sin \frac{1}{\Delta x} = 0 + \] + Но при этом $\not\exists \liml_{x \to 0} f'(x)$. Проверить это можно, взяв 2 последовательности Гейне: + \begin{align*} + &{x_n = \frac{1}{\frac{\pi}{2} + 2\pi n} \Ra f'(x_n) = \frac{2}{\frac{\pi}{2} + 2\pi n} \Ra \liml_{n \to \infty} f'(x_n) = 0} + \\ + &{x_n = \frac{1}{2\pi n} \Ra f'(x_n) = -1 \Ra \liml_{n \to \infty} f'(x_n) = -1} + \end{align*} + То есть $f'(x)$ разрывная в нуле. + \end{itemize} +\end{example} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/16lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/16lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..fece4db7 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/16lecture.tex @@ -0,0 +1,363 @@ +\begin{theorem} (Дарбу) + Пусть $f$ дифференцируема на $(a; b)$ и + $\exists f'_+(a), f'_-(b) \in \R$. Тогда для любого + $c$ в интервале между $f'_+(a)$ и $f'_-(b)$ существует + $\xi \in (a; b)$ такое, что $f'(\xi) = c$ +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item $c = 0 \Ra f'_+(a) \cdot f'_-(b) < 0$ + + Так как $f$ дифференцируема на $(a; b)$ и + односторонние производные конечны, то $f$ + непрерывна на $[a; b]$. А значит по теореме Вейерштрасса + \[ + \exists \xi \in [a; b] :\ f(\xi) = + \max\limits_{x \in [a; b]} f(x) + \] + Докажем, что $\xi \neq a$. По определению + односторонней производной + \[ + f'_+(a) = \liml_{\Delta x \to +0} + \frac{f(a + \Delta x) - f(a)}{\Delta x} + \] + Если предположить, что $f'_+(a) > 0$, то из равенства выше следует + \[ + (\exists \delta > 0)(\forall x :\ 0 < x < \delta)\ + f(a + \Delta x) - f(a) > 0 \Ra f(a + \Delta x) > f(a) + \] + Поэтому точка $f(a)$ + не есть максимум на отрезке. Аналогично получим, что + $\xi \neq b$, и в данном предположении $f'_-(b) < 0$. + Таким же образом рассматривается случай, когда + $f'_+(a) < 0 \Ra f'_-(b) > 0$ (в таком случае нужно + взять не $\max$, а $\min$). Отсюда + \[ + \exists \xi \in (a; b) :\ f(\xi) = \max\limits_{x \in [a; b]} f(x) + \] + и по теореме Ферма получаем, что + \[ + f'(\xi) = 0 = c + \] + + \item $c \neq 0$ + + Сведём случай к доказанному. Достаточно + рассмотреть вспомогательную функцию + \[ + F(x) := f(x) - cx + \] + Так как функция $x$ определена и дифференцируема + на всей числовой прямой, то + \[ + F'(x) = f'(x) - c + \] + для интервала $(a; b)$. При этом + \[ + f'_+(a) > c > f'_-(b) \Ra + F'_+(a) > 0,\ F'_-(b) < 0 + \] + По уже доказанному, + \[ + \exists \xi \in (a; b) :\ F'(\xi) = f'(\xi) - c = + 0 \Ra f'(\xi) = c + \] + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{corollary} + Если $f$ дифференцируема на $(a; b)$, то $f'$ не + может иметь точек разрыва первого рода на $(a; b)$. +\end{corollary} + +\begin{idea} + Пусть такие разрывы есть. + В случае разрыва-скачка посмотрим на односторонние пределы + производной, возьмем у них малые $\eps$ окрестности, так, + чтобы они не пересекались, тогда в некоторых $\delta$ окрестностях + все точки лежат в заданных $\eps$. Тогда это противоречит теореме Дарбу, + а именно не все значения между пределами принимаются на интервале из полученных + $\delta$ окрестностей (так как $\eps$ окрестности не пересекаются). + Случай с устранимым разрывом разбирается аналогично. +\end{idea} + +\begin{proof} + Пусть для определенности $f'(c - 0) < f'(c + 0)$. Тогда + $\eps_0 := \frac{f'(c + 0) - f'(c - 0)}{4}$. Из определения + предела: + \begin{align*} + &(\exists \delta_1 > 0)(\forall x \in (c - \delta_1, c)) + \ \ f'(x) < f'(c - 0) + \frac{f'(c + 0) - f'(c - 0)}{4}\\ + &(\exists \delta_2 > 0)(\forall x \in (c, c + \delta_2)) + \ \ f'(x) > f'(c + 0) - \frac{f'(c + 0) - f'(c - 0)}{4} + \end{align*} + То есть: + \begin{align*} + &(\exists \delta_1 > 0)(\forall x \in (c - \delta_1, c)) + \ \ f'(x) < \frac{f'(c + 0) + 3f'(c - 0)}{4}\\ + &(\exists \delta_2 > 0)(\forall x \in (c, c + \delta_2)) + \ \ f'(x) > \frac{3f'(c + 0) + f'(c - 0)}{4} + \end{align*} + Пусть $x_1 < x_2 \in (a; b) \such + x_1 \in (c - \delta_1, c),\ x_2 \in (c, c + \delta_2)$. Тогда + из $\eps$ окрестностей понятно, что $f'(x_1) < f'(x_2)$. + При этом выполняются все условия теоремы Дарбу на $(x_1, x_2)$ + (т.к. $f$ дифференцируема на $(a; b)$ по условию), значит, + \[ + (\forall \gamma \in (f'(x_1); f'(x_2)))(\exists \xi \in (x_1; x_2)) + (f'(\xi) = \gamma) + \] + При этом + \[ + (\forall x \in (x_1, x_2))\left(f'(x) \in + \left(-\infty, \frac{f'(c + 0) + 3f'(c - 0)}{4}\right) \cup + \left(\frac{3f'(c + 0) + f'(c - 0)}{4}, +\infty\right)\right) + \] + Если взять $\gamma = \frac{f'(c + 0) + f'(c - 0)}{2}$, то нет такого + $x$, чтобы $f'(x) = \gamma$. Противоречие с теоремой Дарбу. + Для случая с устранимым разрывом идея доказательства сохраняется. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Правило Лопиталя для случая $\frac{0}{0}$) + + Пусть $f$, $g$ дифференцируемы на $(a; b)$, при этом + $\exists \liml_{x \to a+0} f(x) = \liml_{x \to a+0} g(x) + = 0$ и $\exists \liml_{x \to a+0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = C + \in \bar{\R}$. Тогда + \[ + \exists \liml_{x \to a+0} \frac{f(x)}{g(x)} = C + \] +\end{theorem} + +\begin{note} + Аналогичное утверждение верно для предела $x \to b-0$, + а также для любого предела $x \to x_0,\ x_0 \in (a; b)$. +\end{note} + +\begin{proof} + Доопределим $f(a) = g(a) = 0$. Из существование предела + отношения производных следует, что + \[ + (\exists \delta > 0)(\forall x + \in (a; a + \delta))\ g'(x) \neq 0 + \] + Следовательно, на отрезке + $\left[a; a + \frac{\delta}{2}\right]$ для функции $g$ + выполнены все условия теоремы Коши о среднем \ref{Cauchy_mid}. Значит + \[ + \left(\forall x \in \left(a; a + \frac{\delta}{2}\right)\right) + \left(\exists \xi \in (a; x)\right)\ + \frac{f(x) - f(a)}{g(x) - g(a)} = + \frac{f'(\xi)}{g'(\xi)} = \frac{f(x)}{g(x)} + \] + при этом понятно, что $\xi = \xi(x)$. Так как + $a < \xi(x) < x$, то если устремить $x$ к $a + 0$, + то в предельном переходе $a < \xi(x) \le a + 0 \Ra \xi(x) \to a + 0$. + Отсюда получаем + \[ + \liml_{x \to a + 0} \frac{f'(\xi(x))}{g'(\xi(x))} = \liml_{x \to a + 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = C = \liml_{x \to a + 0} \frac{f(x)}{g(x)} + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} (Признак дифференцируемости) + Если $f$ дифференцируема в $\mc{U}_\delta(x_0)$, + непрерывна в $x_0$ и $\exists \liml_{x \to x_0} f'(x) + \in \bar{\R}$, то + \[ + \exists f'(x_0) = \liml_{x \to x_0} f'(x) + \] +\end{corollary} + +\begin{proof} + Пусть $F(x) = f(x) - f(x_0)$, $g(x) = x - x_0$. Тогда, + $\forall x \in \mc{U}_\delta(x_0)$ + \begin{align*} + &F'(x) = f'(x) + \\ + &g'(x) = 1 + \end{align*} + Следовательно, + \[ + \exists \liml_{x \to x_0} \frac{F'(x)}{g'(x)} = + \liml_{x \to x_0} \frac{f'(x)}{g'(x)} \in \bar{\R} + \] + при этом $\liml_{x \to x_0} F(x) = \liml_{x \to x_0} + g(x) = 0$. А значит по правилу Лопиталя + \[ + \exists \liml_{x \to x_0} \frac{F(x)}{g(x)} = + \liml_{x \to x_0} \frac{F'(x)}{g'(x)} = + \liml_{x \to x_0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = + \liml_{x \to x_0} f'(x) + \] + С другой стороны + \[ + \liml_{x \to x_0} \frac{F(x)}{g(x)} = + \liml_{x \to x_0} \frac{f(x) - f(x_0)}{x - x_0} = + f'(x_0) \in \bar{\R} + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Правило Лопиталя для случая + $\frac{\infty}{\infty}$) + Пусть $f$, $g$ дифференцируемы на $(a; b)$, + $\exists \liml_{x \to a + 0} g(x) = \pm \infty$ и + $\exists \liml_{x \to a + 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = + C \in \bar{\R}$. Тогда + \[ + \exists \liml_{x \to a + 0} \frac{f(x)}{g(x)} = C + \] +\end{theorem} + +\begin{note} + Аналогичное утверждение верно для предела $x \to b-0$, + а также для любого предела $x \to x_0,\ x_0 \in (a; b)$. +\end{note} + +\begin{proof} + Докажем случай для $\liml_{x \to a + 0} g(x) = +\infty$: + \begin{itemize} + \item $C = -\infty$. Тогда, выберем $\forall p > q > C$. + Теперь из пределов: + \begin{align*} + &\liml_{x \to a + 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = -\infty \Ra + (\exists \delta_1 > 0)(\forall x \in + (a; a + \delta_1))\ \frac{f'(x)}{g'(x)} < q + \\ + &\liml_{x \to a + 0} g(x) = +\infty \Ra + (\exists \delta_2 \in (0; \delta_1)) + (\forall x \in (a; a + \delta_2))\ g(x) > 0 + \end{align*} + Зафиксируем $y > x > a,\ y \in (a; a + \delta_2)$. Тогда из + предела $\liml_{x \to a + 0} g(x) = +\infty \Ra$ + \[ + (\exists \delta_3 > 0)(\forall x \in + (a; a + \delta_3) \subset (a; y))\ g(y) - g(x) < 0 + \] + Заметим, что $f$, $g$ удовлетворяют условиям теоремы + Коши о среднем \ref{Cauchy_mid} на отрезке $[x; y]$ ($g' \neq 0$ + следует из существования предела производных). То есть + \[ + \left(\exists \xi \in (x; y) \subset (a; a + \delta_1)\right) + \ \frac{f(y) - f(x)}{g(y) - g(x)} = + \frac{f'(\xi)}{g'(\xi)} < q + \] + Если убрать равенство с $\xi$, то получим + \[ + \frac{f(y) - f(x)}{g(y) - g(x)} < q + \] + Умножим обе части на $\frac{g(x) - g(y)}{g(x)} > 0$ + при $x \in (a; a + \delta_3)$. Отсюда имеем + \begin{align*} + &{\frac{f(x) - f(y)}{g(x)} < q \cdot + \frac{g(x) - g(y)}{g(x)}} + \\ + &{\Ra \frac{f(x)}{g(x)} < q - q \cdot + \frac{g(y)}{g(x)} + \frac{f(y)}{g(x)}} + \end{align*} + Из последнего неравенства следует, что + \[ + (\forall p > C)(\exists \delta_4 > 0) + (\forall x \in (a; a + \delta_4))\ \frac{f(x)}{g(x)} < p + \] + Откуда согласно $C = -\infty$ имеем + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta_4 > 0) + (\forall x \in (a; a + \delta_4))\ + \frac{f(x)}{g(x)} < -\frac{1}{\eps} \lra + \liml_{x \to a + 0} \frac{f(x)}{g(x)} = -\infty = + \liml_{x \to a + 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} + \] + + \item $C = +\infty$. Тогда аналогично случаю выше, + получается утверждение + \[ + (\forall r < C)(\exists \delta_5 > 0) + (\forall x \in (a; a + \delta_5))\ + \frac{f(x)}{g(x)} > r + \] + + \item $-\infty < C < +\infty$. Ключевые утверждения, + полученные выше, будут верны и в этом случае, + потому что $\exists p > C > r$. А значит + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta := + \min(\delta_4, \delta_5))(\forall x \in (a; a + \delta)) + \ r < \frac{f(x)}{g(x)} < p + \] + выберем теперь $r := C - \eps,\ p := C + \eps$. То есть + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x \in (a; a + \delta))\ + \left|\frac{f(x)}{g(x)} - C\right| < \eps + \lra \liml_{x \to a + 0} \frac{f(x)}{g(x)} = C = + \liml_{x \to a + 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} + \] + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{note} + Правило Лопиталя работает и в случаях, когда $x \to \pm \infty$ +\end{note} + +\begin{proof} + Выберем такое $t = \frac{1}{x}$, тогда $t \to +0$ при + $x \to +\infty$. Пусть $f_1(t) = f(\frac{1}{t})$ и + $g_1(t) = g(\frac{1}{t})$ + \[ + f_1'(t) = f'\left(\frac{1}{t}\right) \cdot + \left(-\frac{1}{t^2}\right),\ g_1'(t) = g'\left(\frac{1}{t}\right) \cdot + \left(-\frac{1}{t^2}\right) + \] + Применим правило Лопиталя для $t \to +0$: + \[ + \liml_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{g(x)} = + \liml_{t \to +0} \frac{f_1(t)}{g_1(t)} = + \liml_{t \to +0} \frac{f_1'(t)}{g_1'(t)} = + \liml_{x \to +\infty} \frac{f'(x)}{g'(x)} + \] +\end{proof} + +\subsection{Равномерная непрерывность} + +\begin{definition} + Функция $f$ \textit{равномерно непрерывна} на + множестве $X \subset \R$, если + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x, y \in X, |x - y| < \delta)\ + \left|f(x) - f(y)\right| < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{note} + Отличие от обычного определения заключается в том, + что выбор $\delta$ не зависит от рассматриваемой точки $x$. +\end{note} + +\begin{example} + \[ + X = (0; 1),\ f(x) = \frac{1}{x} + \text{ - неравномерно непрерывна} + \] + То есть нужно доказать утверждение + \[ + (\exists \eps > 0)(\forall \delta > 0) + (\exists x, y \in X, |x - y| < \delta)\ + \left|\frac{1}{x} - \frac{1}{y}\right| \ge \eps + \] + Для любого $0 < \delta < 1$ найдётся $n \in \N$ такое, + что верно неравенство + \[ + \frac{1}{n} \le \delta < \frac{1}{n - 1} + \] + Положим $x_n = \frac{1}{n}$, а $y_n = \frac{1}{3n}$. Тогда + \begin{align*} + &{|x_n - y_n| = \frac{2}{3n} < \frac{1}{n} \le \delta} + \\ + &{\left|\frac{1}{x_n} - \frac{1}{y_n}\right| = 2n \ge 2} + \end{align*} + Отсюда наше утверждение выполнено $\forall \eps \le 2$, + для $\delta \ge 0$ можно взять $n = 1$ и + $\eps = 2$. +\end{example} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/17lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/17lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..d915a7e6 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/17lecture.tex @@ -0,0 +1,556 @@ +\begin{theorem} (Кантора о равномерной непрерывности) + Если $f$ непрерывна на $[a; b]$, то она равномерно + непрерывна на нём. +\end{theorem} + +\begin{idea} + Предположим противное: f не равномерно непрерывна, + тогда найдутся какие-то последовательности точек, что + будут сколь угодно близки по аргументу, но по значению + будут отличаться не менее, чем на константу. Выделим из + этих последовательностей сходящиеся подпоследовательности + (тут нам поможет то, что мы на отрезке), тогда со одной + стороны они сходятся к одному числу, а значит по + непрерывности их образы должны сходится к одну числу, + с другой стороны их образы отличаются не менее, чем на + константу. Противоречие получено +\end{idea} + +\begin{proof} + От противного. Пусть $f$ неравномерно непрерывна на $[a; b]$: + \[ + (\exists \eps_0 > 0)(\forall \delta > 0) + (\exists x, y \in [a; b],\ |x - y| < \delta) + \ \ |f(x) - f(y)| \ge \eps_0 + \] + Построим $\{x_n\}$ и $\{y_n\}$, последовательно выбирая + $\delta = 1, \frac{1}{2}, \ldots, \frac{1}{n}, \ldots$. + То есть: + \begin{align*} + &(\delta := 1)(\exists x_1,\ y_1 \in [a; b]) + (|x_1 - y_1| < 1)\ \ |f(x_1) - f(y_1)| \ge \eps_0\\ + &(\delta := \frac{1}{2})(\exists x_2,\ y_2 \in [a; b]) + (|x_2 - y_2| < \frac{1}{2})\ \ |f(x_2) - f(y_2)| \ge \eps_0\\ + &(\delta := \frac{1}{3})(\exists x_3,\ y_3 \in [a; b]) + (|x_3 - y_3| < \frac{1}{3})\ \ |f(x_3) - f(y_3)| \ge \eps_0\\ + &\ldots\\ + &(\delta := \frac{1}{n})(\exists x_n,\ y_n \in [a; b]) + (|x_n - y_n| < \frac{1}{n})\ \ |f(x_n) - f(y_n)| + \ge \eps_0 + \end{align*} + \[ + (\exists \{x_n\},\ \{y_n\} \subset [a; b]) + (|x_n - y_n| < \frac{1}{n})\ \ |f(x_n) - f(y_n)| + \ge \eps_0 + \] + Так как последовательность $\{x_n\}$ ограничена, + то по теореме Больцано-Вейерштрасса из неё можно + выделить сходящуюся подпоследовательность: + \[ + (\exists \{x_{n_k}\} \subset \{x_n\})\ + \liml_{k \to \infty} x_{n_k} = x_0 \in [a; b] + \] + Тогда + \[ + |x_{n_k} - y_{n_k}| < \frac{1}{n_k} \lra x_{n_k} - + \frac{1}{n_k} < y_{n_k} < x_{n_k} + \frac{1}{n_k} + \] + Это нам даёт, что + \[ + \liml_{k \to \infty} y_{n_k} = x_0 + \] + А раз функция непрерывна, то верны равенства + \begin{align*} + &\liml_{k \to \infty} f(x_{n_k}) = f(x_0) + \\ + &\liml_{k \to \infty} f(y_{n_k}) = f(x_0) + \end{align*} + Получили противоречие с условием, что $|f(x_n) - f(y_n)| + \ge \eps_0$ +\end{proof} + +\begin{theorem} (Признак равномерной непрерывности) + Если $f$ дифференцируема на промежутке $I$ и имеет + ограниченную производную на этом промежутке, то она + равномерно непрерывна +\end{theorem} + +\begin{idea} + Из ограниченности производной следует ограниченность наклона + секущей по теореме Лагранжа, а из этого следует + равномерная непрерывность +\end{idea} + +\begin{proof} + Нужно доказать, что + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + (\forall x_1, x_2 \in I,\ |x_1 - x_2| < \delta) + \ \ |f(x_1) - f(x_2)| < \eps + \] + По теореме Лагранжа + \[ + (\exists \xi \in (x_1; x_2))\ \ + f(x_2) - f(x_1) = f'(\xi)(x_2 - x_1) + \] + Так как производная ограничена, то + \[ + (\exists M > 0)(\forall x \in I) + \ \ |f'(x)| \le M + \] + Поэтому положим $\delta := \frac{\eps}{M}$ и + тогда следует, что + \[ + |f(x_2) - f(x_1)| \le M \cdot |x_2 - x_1| < \eps + \] +\end{proof} + +% \subsubsection*{Геометрический смысл равномерной непрерывности} + +% Нарисовать. Последняя минута 14й лекции Лукашова 2019го года + +\subsection{Формула Тейлора} + + +%%% Его стоило дать ещё в 4м параграфе, так Лукашов сказал +\begin{definition} + Функция $f$ называется $n$ раз дифференцируемой в точке + $x_0$, если её производные $f', f'', \ldots, f^{(n - 1)}$ + определены в некоторой окрестности точки $x_0$ и $f^{(n - 1)}$ + дифференцируема в точке $x_0$. +\end{definition} + +\begin{lemma} + Для любой функции $f$, $n$ раз дифференцируемой в точке + $x_0$, существует единственный многочлен $P_n(f, x)$ + степени не выше $n$ такой, что $P_n^{(k)}(f, x_0) = + f^{(k)}(x_0)$ для $k = 0, 1, \ldots, n$. При этом + \[ + P_n(f, x) = f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0) + + \frac{f''(x_0)}{2!}(x - x_0)^2 + \ldots + + \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n + \] + Этот многочлен называется \textit{многочленом Тейлора + функции $f$ в точке $x_0$ степени $n$}. +\end{lemma} + +\begin{proof} + Докажем, что приведённый многочлен удовлетворяет + всем условиям, сказанным в лемме. То есть докажем, + что существует многочлен, подходящий лемме. Сразу из + определения следует, что + \[ + P_n(f, x_0) = f(x_0) + \] + Теперь возьмём $k$-ю производную данного многочлена. + Несложно понять, что слагаемые $(x - x_0)^j$, где + $j < k$, сократятся полностью. Для остальных имеем + \[ + \left((x - x_0)^j\right)^{(k)} = + j(j - 1) \ldots (j - k + 1)(x - x_0)^{j - k} + \] + То есть + \[ + P_n^{(k)}(f, x) = \suml_{j = k}^n + \frac{f^{(j)}(x_0)}{j!} \cdot j(j - 1) \ldots + (j - k + 1)(x - x_0)^{j - k} = \suml_{j = k}^n + \frac{f^{(j)}(x_0)}{(j - k)!} (x - x_0)^{j - k} + \] + В точке $x = x_0$ это нам даёт + \[ + P_n^{(k)}(f, x_0) = \frac{f^{(k)}(x_0)}{0!} = + f^{(k)}(x_0) + \] + + Теперь докажем единственность: пусть даны 2 + различных многочлена $P$ и $Q$ степени не выше $n$, + удовлетворяющие условиям леммы. Тогда + \[ + (P - Q)^{(n)}(x_0) = 0,\ k = 0, \ldots, n + \] + При этом разность многочленов - тоже многочлен вида + \[ + (P - Q)(x) = a_0 + a_1(x - x_0) + \ldots + + a_n(x - x_0)^n + \] + Последовательно рассматривая все $k$-е производные + получим, что + \[ + a_0 = a_1 = \ldots = a_n = 0 + \] + То есть $P(x) = Q(x)$ +\end{proof} + +\begin{note} + При подстановке $x = x_0$ можно заметить, что полное + слагаемое имеет вид + \[ + \frac{f^{(j)}(x_0)}{(j - k)!}(x_0 - x_0)^{j - k} + \] + Казалось бы, при $j = k$ мы имеем дело с + неопределённостью. Но помним, что производная - + это предел при $x \to x_0$, который мы вначале считаем, + а потом уже делаем подстановку $x = x_0$. Здесь точно + такая же ситуация - мы вначале должны + \textbf{полностью досчитать производную}, а потом + подставлять $x = x_0$. То есть вначале будет + $(x - x_0)^0 = 1$, и только потом подстановка $x$ + (которая с единицей уже ничего не сделает). +\end{note} + +\begin{lemma} \label{lemTaylor} + Пусть $\varphi$ и $\psi$ $n + 1$ раз дифференцируемы в + окрестности точки $x_0$, а также + \begin{align*} + &\varphi(x_0) = \varphi'(x_0) = \ldots = + \varphi^{(n)}(x_0) = \psi(x_0) = \psi'(x_0) = + \ldots = \psi^{(n)}(x_0) = 0 + \\ + &\psi', \psi'', \ldots, \psi^{(n + 1)} \neq 0 + \text{ в } \mc{U}_{\delta}(x_0) + \end{align*} + Тогда $\forall x \in \mc{U}_{\delta}(x_0)$ существует + $\xi$ между $x_0$ и $x$ такое, что + \[ + \frac{\varphi(x)}{\psi(x)} = + \frac{\varphi^{(n + 1)}(\xi)}{\psi^{(n + 1)}(\xi)} + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + По теореме Коши + \[ + \exists \xi_1 \such \frac{\varphi(x)}{\psi(x)} = + \frac{\varphi(x) - \varphi(x_0)}{\psi(x) - \psi(x_0)} = + \frac{\varphi'(\xi_1)}{\psi'(\xi_1)} + \] + В силу того, что $\varphi'(x_0) = \psi'(x_0) = 0$, а также + $\varphi$ и $\psi$ снова удовлетворяют условиям теоремы + Коши, получим + \[ + \exists \xi_2 \such \frac{\varphi'(\xi_1) - + \varphi'(x_0)}{\psi'(\xi_1) - \psi(x_0)} = + \frac{\varphi''(\xi_2)}{\psi''(\xi_2)} = + \frac{\varphi(x)}{\psi(x)} + \] + И так продолжаем до $\xi = \xi_{n + 1}$: + \[ + \frac{\varphi^{(n)}(\xi_n) - \varphi^{(n)}(x_0)} + {\psi^{(n)}(\xi_n) - \psi^{(n)}(x_0)} = + \frac{\varphi^{(n + 1)}(\xi)}{\psi^{(n + 1)}(\xi)} + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Формула Тейлора с остаточным членом в + форме Лагранжа) + Если $f$ дифференцируема $n + 1$ раз в окрестности + $U_\delta(x_0)$, то $\forall x \in U_\delta(x_0)$ + существует $\xi$ между $x_0$ и $x$ такое, что + \begin{multline*} + f(x) = P_n(f, x) + + \frac{f^{(n + 1)}(\xi)}{(n + 1)!}(x - x_0)^{n + 1} = \\ + f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0) + \ldots + + \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n + + \frac{f^{(n + 1)} (\xi)}{(n + 1)!}(x - x_0)^{n + 1} + \end{multline*} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим функции + \begin{align*} + &\varphi(x) := f(x) - P_n(f, x) + \\ + &\psi(x) := (x - x_0)^{n + 1} + \end{align*} + Заметим, что данные функции удовлетворяют условиям + леммы \ref{lemTaylor}. То есть + \[ + \frac{f(x) - P_n(f, x)}{(x - x_0)^{n + 1}} = + \frac{f^{(n + 1)}(\xi)}{(n + 1)!} + \] + Следовательно + \[ + f(x) = P_n(f, x) + \frac{f^{(n + 1)}(\xi)} + {(n + 1)!}(x - x_0)^{n + 1} + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Формула Тейлора с остаточным членом в + форме Пеано) + Если $f$ $n$ раз дифференцируема в точке $x_0$, то + \[ + f(x) = f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0) + \ldots + + \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n + + o\left((x - x_0)^n\right),\ x \to x_0 + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Положим + \begin{align*} + &\varphi(x) = f(x) - P_n(f, x) + \\ + &\psi(x) = (x - x_0)^n + \end{align*} + Отсюда + \[ + \varphi(x_0) = \ldots = \varphi^{(n - 2)}(x_0) = + \psi(x_0) = \ldots = \psi^{(n - 2)}(x_0) = 0 + \] + То есть по лемме \ref{lemTaylor} $\exists \xi$ между + $x$ и $x_0$ такое, что + \[ + \frac{f(x) - P_n(f, x)}{(x - x_0)^n} = + \frac{f^{(n - 1)}(\xi) - P_n^{(n - 1)}(f, \xi)} + {n! \cdot (\xi - x_0)} = \frac{f^{(n - 1)} + (\xi) - f^{(n - 1)}(x_0) - f^{(n)}(x_0)(\xi - x_0)} + {n! \cdot (\xi - x_0)} + \] + Посчитаем предел(при $x \to x_0$ $\xi \to x_0$, так как + $\xi$ между $x$ и $x_0$) + \begin{multline*} + \liml_{x \to x_0} \frac{\phi(x)}{\psi(x)} = + \liml_{\xi \to x_0} \frac{f^{(n - 1)}(\xi) - + f^{(n - 1)}(x_0) - f^{(n)}(x_0)(\xi - x_0)} + {n! \cdot (\xi - x_0)} = \liml_{\xi \to x_0} + \frac{f^{(n - 1)}(\xi) - f^{(n - 1)}(x_0)} + {n! \cdot (\xi - x_0)} - \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!} = \\ + \frac{1}{n!}(f^{(n)}(x_0) - f^{(n)}(x_0)) = 0 + \end{multline*} + Следовательно + \[ + f(x) = P_n(f, x) + o((x - x_0)^n),\ x \to x_0 + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Единственность разложения по формуле Тейлора) + Если + \[ + f(x) = a_0 + a_1(x - x_0) + \ldots + + a_n(x - x_0)^n + o\left((x - x_0)^n\right), + \ x \to x_0 + \] + и + \[ + f(x) = b_0 + b_1(x - x_0) + \ldots + + b_n(x - x_0)^n + o\left((x - x_0)^n\right), + \ x \to x_0 + \] то + \[ + a_k = b_k,\ k = 0, 1, \ldots, n + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим разность этих многочленов: + \[ + f(x) - f(x) = (a_0 - b_0) + (a_1 - b_1)(x - x_0) + + \ldots + (a_n - b_n)(x - x_0)^n + + o\left((x - x_0)^n\right) = 0,\ x \to x_0 + \] + В предельном переходе получим + \[ + \liml_{x \to x_0} (a_0 - b_0) + (a_1 - b_1)(x - x_0) + + \ldots + (a_n - b_n)(x - x_0)^n + + o\left((x - x_0)^n\right) = a_0 - b_0 = 0 + \] + Отсюда $a_0 = b_0$. Теперь разность имеет вид: + \[ + f(x) - f(x) = (a_1 - b_1)(x - x_0) + \ldots + + (a_n - b_n)(x - x_0)^n + o((x - x_0)^n) = 0, + \ x \to x_0 + \] + При этом $x - x_0 \neq 0$. Значит, можно разделить + уравнение на $(x - x_0)$ и снова взять предел. В + этот раз получим $a_1 = b_1$. Делая так $n + 1$ раз, + придём к нужному утверждению + \[ + a_k = b_k,\ k = 0, 1, \ldots, n + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} + Если $f(x)$ $n$ раз дифференцируема в точке $x_0$ и + \[ + f(x) = a_0 + a_1(x - x_0) + \ldots + + a_n(x - x_0)^n + o\left((x - x_0)^n\right), + \ x \to x_0 + \] + то + \[ + a_k = \frac{f^{(k)}(x_0)}{k!},\ k = 0, 1,\ldots, n + \] + Причём формула существенна только для $n > 1$. Для + $n = 1$ - разложение равносильно дифференцируемости в + точке $x_0$, а для $n = 0$ - непрерывности +\end{corollary} + +\begin{example} + Данная функция имеет асимптотическое разложение, но не + дважды дифференцируема в нуле (то есть коэффициенты не + совпадут с теми, что есть в формуле Тейлора) + \[ + f(x) = \System{ + &x^3 \sin \frac{1}{x},\ x \neq 0 + \\ + &0,\ x = 0 + } + \] + Из определения сразу видно, что есть разложение + \[ + f(x) = a_0 + a_1(x - 0) + a_2(x - 0)^2 + o((x - 0)^2) + \] + Первая производная имеет вид + \[ + f'(x) = \System{ + &3x^2 \sin \frac{1}{x} - x \cos \frac{1}{x},\ x \neq 0 + \\ + &0,\ x = 0 + } + \] + Посчитаем $f''(0)$: + \begin{multline*} + f''(0) = \liml_{\Delta x \to 0} + \frac{f'(0 + \Delta x) - f'(0)}{0 + \Delta x - 0} = + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{3\Delta x^2 \sin + \frac{1}{\Delta x} - \Delta x \cos + \frac{1}{\Delta x}}{\Delta x} = \\ + \liml_{\Delta x \to 0} \left(3 \Delta x \sin + \frac{1}{\Delta x} - \cos \frac{1}{\Delta x}\right) + \text{ - расходится} + \end{multline*} +\end{example} + +\begin{definition} + Если $x_0 = 0$, то формулы Тейлора называются также + \textit{формулами Маклорена} +\end{definition} + +\subsubsection*{Формулы Маклорена основных элементарных функций} + +\begin{enumerate} + \item $e^x:$ $\left(e^x\right)^{(n)} = e^x \Ra + e^x = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \ldots + + \frac{x^n}{n!} + o(x^n),\ x \to 0$ + + \item $\sin x:$ $\left(\sin x\right)^{(n)} = + \sin(x + \frac{n\pi}{2})$. То есть + \[ + \left(\sin x\right)^{(n)}(0) = \sin + \frac{n\pi}{2} = + \System{ + &{0,\ n = 2k} + \\ + &{(-1)^{k - 1},\ n = 2k - 1} + },\ k \in \N + \] + Так как синус имеет любую производную, + то для любого $n$, если $k$ - это частное от + деления на 2, формулу Маклорена можно записать так: + \[ + \sin x = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - + \ldots + (-1)^{k - 1} \frac{x^{2k - 1}}{(2k - 1)!} + + o(x^{2k}),\ x \to 0 + \] + Формула Маклорена в виде Лагранжа также имеет вид: + \[ + \sin x = x - \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} - + \ldots + (-1)^{k} \frac{x^{2k + 1}}{(2k + 1)!} + \sin \left(\xi + \frac{2k + 1}{2}\pi\right) + \] + + \item $\cos x:$ $\left(\cos x\right)^{(n)} = + \cos(x + \frac{n\pi}{2})$. То есть + \[ + \left(\cos x\right)^{(n)}(0) = + \cos \frac{n\pi}{2} = + \System{ + &{0,\ n = 2k - 1} + \\ + &{(-1)^k,\ n = 2k} + } + \] + Отсюда формула Маклорена для косинуса имеет вид: + \[ + \cos x = 1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} - \ldots + \frac{(-1)^k}{(2k)!}x^{2k} + o(x^{2k}),\ x \to 0 + \] + + \item $(1 + x)^\alpha:$ $\left((1 + x)^\alpha\right)^{(n)} = + \alpha(\alpha - 1)\ldots(\alpha - n + 1)(1 + x)^{\alpha - n} + = n! C_{\alpha}^n (1 + x)^{\alpha - n}$, где + $\alpha \notin \N$ + \[ + (1 + x)^\alpha = 1 + \alpha x + + \frac{\alpha (\alpha - 1)}{2!}x^2 + \ldots + + \underbrace{\frac{\alpha (\alpha - 1) \ldots + (\alpha - n + 1)}{n!}}_{C_\alpha^n}x^n + o(x^n), + \ x \to 0 + \] + Если $\alpha \in \N$, то на каком-то шаге производная + станет нулём и будет таковой дальше. + (То есть можно будет получить точное разложение, + бином Ньютона) + + \item $\ln (1 + x):$ $\left(\ln (1 + x)\right)^{(n)} = + \left((1 + x)^{-1}\right)^{(n - 1)}$ + То есть + \[ + \left(\ln (1 + x)\right)^{(n)}= (-1) \cdot + (-2) \cdot \ldots \cdot (-1 - (n - 2)) \cdot + (1 + x)^{-1 - (n - 1)} = (-1)^{n - 1} \cdot + (n - 1)! \cdot (1 + x)^{-n} + \] + Формула Маклорена для логарифма имеет вид: + \[ + \ln(1 + x) = x - \frac{x^2}{2} + + \frac{x^3}{3} - \ldots + (-1)^{n - 1} + \frac{x^n}{n} + o(x^n) + \] +\end{enumerate} + +\begin{note} + Если $f$ - чётная функция, то в формуле Маклорена все + нечётные степени имеют нулевые коэффициенты. Если $f$ - + нечётная, то четные степени имеют нулевые коэффициенты. +\end{note} + +\begin{proof} + Пусть $f$ - чётная функция. Посчитаем $f'(-x)$ по определению: + \[ + f'(-x) = \liml_{\Delta x \to 0} + \frac{f(-x + \Delta x) - f(-x)}{\Delta x} = + \liml_{\Delta x \to 0} \frac{f(x - \Delta x) - + f(x)}{\Delta x} = \liml_{t \to 0} \frac{f(x + t) - + f(x)}{-t} = -f'(x) + \] + То есть $f'(0) = -f'(0)$. Значит, $f'(0) = 0$. + + Пусть $f$ - нечётная функция. Аналогично: + \[ + f'(-x) = \liml_{\Delta x \to 0} \frac{f(-x + \Delta x) - + f(-x)}{\Delta x} = \liml_{\Delta x \to 0} + -\frac{f(x - \Delta x) - f(x)}{\Delta x} = + \liml_{t \to 0} -\frac{f(x + t) - f(x)}{-t} = f'(x) + \] +\end{proof} + +\begin{addition} + Рассмотрим функцию + \[ + f(x) = \System{ + &{\frac{\sin x}{x},\ x \neq 0} + \\ + &{1,\ x = 0} + } + \] + Она непрерывна на $\R$. Раз мы знаем разложение + синуса, то можно записать выражение + \[ + f(x) = 1 - \frac{x^2}{3!} + \frac{x^4}{5!} - + \ldots + (-1)^{k - 1} \frac{x^{2k - 2}}{(2k - 1)!} + + o(x^{2k - 1}),\ x \to 0 + \] + Является ли оно формулой Тейлора? Как оказывается, да. + Но для доказательства нужно показать, что $f(x)$ + дифференцируема $n$ раз в нуле, что сделать крайне трудно. +\end{addition} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/18lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/18lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..ac80b6e8 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/18lecture.tex @@ -0,0 +1,242 @@ +\subsubsection*{Некоторые приёмы разложения функций по формуле Тейлора} + +\begin{enumerate} + \item Если $f$ дифференцируема $n + 1$ раз в точке $x_0$ и + \[ + f'(x - x_0) = \suml_{k = 0}^n b_k (x - x_0)^k + o((x - x_0)^n),\ x \to x_0 + \] + то + \[ + f(x) = f(0) + \suml_{k = 0}^n \frac{b_k}{k + 1} (x - x_0)^{k + 1} + o((x - x_0)^{n + 1}),\ x \to x_0 + \] + \begin{proof} + Разложим $f(x)$ по формуле Тейлора: + \[ + f(x) = f(0) + \suml_{k = 0}^n a_k (x - x_0)^{k + 1} + o((x - x_0)^{n + 1}),\ x \to x_0 + \] + При этом $a_k = \frac{f^{(k + 1)}(x_0)}{(k + 1)!} = \frac{(f')^{(k)}(x_0)}{k!} \cdot \frac{1}{k + 1} = \frac{b_k}{k + 1}$ + \end{proof} + \begin{example} + \[ + (\arcctg x)' = -\frac{1}{1 + x^2} + \] + Разложим производную $\arcctg x$ в ряд Маклорена: + \[ + -\frac{1}{1 + x^2} = -(1 + x^2)^{-1} = \suml_{k = 0}^n C_{-1}^k \cdot k! \cdot x^{2k} + o(x^{2n + 1}) = \suml_{k = 0}^n (-1)^{k + 1} x^{2k} + o(x^{2n + 1}) + \] + Отсюда получаем, что + \[ + \arcctg x = \frac{\pi}{2} + \suml_{k = 0}^n \frac{(-1)^{k + 1}}{2k + 1} x^{2k + 1} + o(x^{2n + 2}),\ x \to 0 + \] + \end{example} + + \item Метод неопределённых коэффициентов + \begin{example} + Пусть $f$ имеет вид + \[ + f(x) = \System{ + &{x \ctg x,\ x \neq 0} + \\ + &{1,\ x = 0} + } + \] + Тогда $f(x)$ при $x \neq 0$ имеет ещё вид + \begin{align*} + &f(x) = \frac{\cos x}{\frac{\sin x}{x}} = \frac{1 - \frac{x^2}{2!} + \frac{x^4}{4!} + o(x^5)}{1 - \frac{x^2}{3!} + \frac{x^4}{5!} + o(x^5)} = a_0 + a_2x^2 + a_4x^4 + o(x^5),\ x \to 0 + \\ + &\left(1 - \frac{x^2}{2} + \frac{x^4}{24} + o(x^5)\right) = \left(a_0 + a_2x^2 + a_4x^4 + o(x^5)\right) \cdot \left(1 - \frac{x^2}{6} + \frac{x^4}{120} + o(x^5)\right),\ x \to 0 + \end{align*} + Чтобы равенство выполнялось, должны быть равны коэффициенты при одинаковых степенях у приведённых многочленов. Отсюда имеем + \begin{align*} + &{1 = a_0} + \\ + &{-\frac{1}{2} = a_2 - \frac{a_0}{6} \Ra a_2 = -\frac{1}{3}} + \\ + &{\frac{1}{24} = a_4 - \frac{a_2}{6} + \frac{a_0}{120} \Ra a_4 = -\frac{1}{45}} + \end{align*} + То есть + \[ + f(x) = 1 - \frac{x^2}{3} - \frac{x^4}{45} + o(x^5) + \] + Но опять же, нужно доказать, что это формула Тейлора. Иначе это просто асимптотическое разложение + \end{example} + + \item Применение формулы Тейлора для подсчёта пределов + \begin{example} + Вычислим следующий предел: + \[ + \liml_{x \to 0} \left(e^{x^2 \ctg x} + \ln(1 - x)\right)^{1 / \left(\arcctg (\sh x) + \sin x - \frac{\pi}{2}\right)} + \] + Заметим, что он представим в виде + \[ + \liml_{x \to 0} \left(1 + u(x)\right)^{1 / v(x)} = \liml_{x \to 0} e^{ \frac{\ln (1 + u(x))}{v(x)}} + \] + где $u, v = o(1),\ x \to 0$. Тогда, в силу эквивлентности + \[ + \liml_{x \to 0} e^{ \frac{\ln (1 + u(x))}{v(x)}} = \liml_{x \to 0} e^{\frac{u(x)}{v(x)}} + \] + Распишем $u(x)$: + \begin{multline*} + u(x) = e^{x\left(1 - \frac{1}{3}x^2 - \frac{1}{45}x^4 + o(x^5)\right)} - x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} - \frac{x^4}{4} - \frac{x^5}{5} + o(x^5) - 1 = + \\ + 1 + x\left(1 - \frac{1}{3}x^2 + o(x^3)\right) + \frac{x^2\left(1 - \frac{1}{3}x^2 + o(x^3)\right)^2}{2!} + \frac{x^3\left(1 - \frac{1}{3}x^2 + o(x^3)\right)^3}{3!} + + \\ + o\left(x^3\left(1 - \frac{1}{3}x^2 + o(x^3)\right)^3\right) - 1 - x - \frac{x^2}{2} - \frac{x^3}{3} + o(x^3) = \left(-\frac{1}{3} + \frac{1}{6} - \frac{1}{3}\right)x^3 + o(x^3) = + \\ + -\frac{1}{2}x^3 + o(x^3) + \end{multline*} + Теперь $v(x)$: + \[ + \sh x = \frac{e^x - e^{-x}}{2} = x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + o(x^6) + \] + \begin{multline*} + \arcctg(\sh x) = \frac{\pi}{2} - \left(x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + o(x^6)\right) + \frac{1}{3}\left(x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + o(x^6)\right)^3 - + \\ + \frac{1}{5}\left(x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + o(x^6)\right)^5 + o\left(\left(x + \frac{x^3}{3!} + \frac{x^5}{5!} + o(x^6)\right)^6\right) = + \\ + \frac{\pi}{2} - x + \left(\frac{1}{3} - \frac{1}{6}\right)x^3 + \left(\frac{1}{6} - \frac{1}{120} - \frac{1}{5}\right)x^5 + o(x^6),\ x \to 0 + \end{multline*} + В итоге имеем + \begin{multline*} + v(x) = \frac{\pi}{2} - x + \frac{1}{6}x^3 - \frac{1}{24}x^5 + o(x^6) + x - \frac{1}{6}x^3 + \frac{1}{120}x^5 + o(x^6) - \frac{\pi}{2} = + \\ + -\frac{1}{30}x^5 + o(x^6),\ x \to 0 + \end{multline*} + Отсюда предел получает вид + \[ + \liml_{x \to 0} e^{\frac{u(x)}{v(x)}} = \liml_{x \to 0} e^{\frac{-\frac{1}{2}x^3 + o(x^3)}{-\frac{1}{30}x^5 + o(x^6)}} = +\infty + \] + \end{example} +\end{enumerate} + +\subsection{Исследование функции с помощью производной} + +\begin{theorem} \label{monoF} (Необходимое и достаточное условия монотонности функции) + Если $f$ дифференцируема на $(a; b)$, то + \begin{enumerate} + \item $\forall x \in (a; b)\ f'(x) \ge 0 \lra f(x)$ неубывающая на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f'(x) \le 0 \lra f(x)$ невозрастающая на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f'(x) > 0 \Ra f(x)$ возрастающая на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f'(x) < 0 \Ra f(x)$ убывающая на $(a; b)$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Докажем первый случай. Начнём с утверждения $\Ra$: + + Рассмотрим $\forall a < x_1 < x_2 < b$. Тогда, по теореме Лагранжа + \[ + \exists c \in (x_1; x_2) \such \frac{f(x_2) - f(x_1)}{x_2 - x_1} = f'(c) + \] + Отсюда + \[ + f(x_2) - f(x_1) = f'(c) (x_2 - x_1) \ge 0 + \] + + Теперь докажем $\La$: посчитаем производную в некоторой точке $x_0 \in (a; b)$: + \[ + f'(x_0) = f'_+(x_0) = \liml_{\Delta x \to 0+} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} + \] + Так как $x_0 + \Delta x > x_0 \Ra f(x_0 + \Delta x) \ge f(x_0)$. Отсюда + \[ + f'(x_0) = f'_+(x_0) \ge 0 + \] +\end{proof} + +\begin{note} + В случаях 3 и 4 утверждение верно в одну сторону. Контрпример: + \[ + y = \pm x^3,\ x \in (-1; 1) + \] +\end{note} + +\begin{note} + Если дополнительно потребовать непрерывности $f$ на $[a; b]$, то в теорема будет верна на $[a; b]$. +\end{note} + +\begin{theorem} (Первое достаточное условие локального экстремума) + Пусть $f$ непрерывна в $U_\delta(x_0)$, дифференцируема в $\mc{U}_\delta(x_0)$. Тогда + \begin{enumerate} + \item Если $\forall x \in (x_0 - \delta, x_0)\ f'(x) < 0$ и $\forall x \in (x_0, x_0 + \delta)\ f'(x) > 0$, то $x_0$ является точкой строгого локального минимума. + + \item Если $\forall x \in (x_0 - \delta, x_0)\ f'(x) > 0$ и $\forall x \in (x_0, x_0 + \delta)\ f'(x) < 0$, то $x_0$ является точкой строгого локального максимума. + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Докажем первый случай. Выберем $x_1 \in (x_0 - \delta; x_0)$. Тогда, $f$ непрерывна на $[x_1; x_0]$ и $\forall x \in (x_1; x_0)\ f'(x) < 0$. То есть, $f$ убывает на $[x_1; x_0]$ по теореме \ref{monoF}. Аналогично доказывается, что $f$ возрастает на $[x_0; x_2]$. Значит + \[ + \exists \delta' = \min(x_0 - x_1, x_2 - x_0) \such \forall x \in \mc{U}_{\delta'}(x_0)\ f(x) > f(x_0) + \] + $x_0$ - локальный минимум. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Второе достаточное условие локального экстремума) + Пусть $f^{(n)}(x_0) \neq 0$, а $f'(x_0) = \ldots = f^{(n - 1)}(x_0) = 0$. Тогда + \begin{enumerate} + \item При $n$ - чётном + \[ + \System{ + &{f^{(n)}(x_0) > 0 \Ra x_0 \text{ - точка строгого локального минимума}} + \\ + &{f^{(n)}(x_0) < 0 \Ra x_0 \text{ - точка строгого локального максимума}} + } + \] + + \item При $n$ - нечётном $x_0$ не является точкой локального экстремума + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + По формуле Тейлора с остаточным членом в форме Пеано можно записать разложение: + \[ + f(x) = f(x_0) + \frac{f^{(n)}(x_0)}{n!}(x - x_0)^n + o((x - x_0)^n),\ x \to x_0 + \] + Перепишем это выражение в другом виде: + \[ + n! \cdot \frac{f(x) - f(x_0)}{f^{(n)}(x_0)} = (x - x_0)^n + o((x - x_0)^n),\ x \to x_0 + \] + + Если $n$ чётно, то справа стоит положительное число. То есть + \[ + \frac{f(x) - f(x_0)}{f^{(n)}(x_0)} > 0,\ x \to x_0 + \] + Если $f^{(n)}(x_0) > 0$, то и $f(x) > f(x_0),\ \forall x \in \mc{U}_\delta(x_0)$. Следовательно $x_0$ - точка строгого локального минимума. Аналогично при $f^{(n)}(x_0) < 0$ $x_0$ - точка строгого локального максимума. + + Если $n$ нечётно, то выражение справа положительно при $x \to x_0+0$ и отрицательно при $x \to x_0-0$. Это значит, что какой бы знак мы не выбрали для $f^{(n)}(x_0)$, разность $f(x) - f(x_0)$ принимает разные знаки по разные стороны от $x_0$, то есть $x_0$ не является точкой локального экстремума. +\end{proof} + +\begin{definition} + Функция $f$ называется \textit{выпуклой вниз(вогнутой вверх)} на $(a; b)$, если её график лежит не выше любой хорды, стягивающей две точки графика. +\end{definition} + +\begin{definition} + Функция $f$ называется \textit{выпуклой вверх(вогнутой вниз)} на $(a; b)$, если её график лежит не ниже любой хорды, стягивающей две точки графика. +\end{definition} + +%\subsubsection*{Геометрический смысл выпуклости} + +%% Нарисовать. 1:15:42 16я лекция 2021г + +\subsubsection*{Аналитический смысл выпуклости} + +Возьмём 2 точки $a < x_1 \le x_2 < b$. Координаты точки на хорде можно выразить параметрически: +\[ + \System{ + &x_0 = tx_1 + (1 - t)x_2 + \\ + &y_0 = tf(x_1) + (1 - t)f(x_2) + } + ,\ t \in [0; 1] +\] +Выпуклость вниз по определению означает, что +\[ + f(tx_1 + (1 - t)x_2) \le tf(x_1) + (1 - t)f(x_2) +\] + +\begin{note} + Если неравенство - строгое $\forall t \in (0; 1),\ \forall x_1, x_2 \in (a; b)$, то $f$ \textit{строго выпукла вниз (вверх)} +\end{note} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/19lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/19lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..ff1e80d7 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/19lecture.tex @@ -0,0 +1,254 @@ +\begin{theorem} (Необходимое и достаточное условия строгой выпуклости) + Пусть $f$ дважды дифференцируема на $(a; b)$. Тогда + \begin{enumerate} + \item $\forall x \in (a; b)\ f''(x) \ge 0 \lra$ $f$ выпукла вниз на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f''(x) \le 0 \lra$ $f$ выпукла вверх на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f''(x) > 0 \Ra$ $f$ строго выпукла вниз на $(a; b)$ + + \item $\forall x \in (a; b)\ f''(x) < 0 \Ra$ $f$ строго выпукла вверх на $(a; b)$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Докажем первый случай. Начнём с достаточности. Для этого распишем функцию в точках $x_1$ и $x_2$ по формуле Тейлора: + \begin{align*} + &f(x_1) = f(x_0) + f'(x_0)(x_1 - x_0) + \frac{f''(\xi_1)}{2!}(x_1 - x_0)^2,\ x_1 < \xi_1 < x_0 + \\ + &f(x_2) = f(x_0) + f'(x_0)(x_2 - x_0) + \frac{f''(\xi_2)}{2!}(x_2 - x_0)^2,\ x_0 < \xi_2 < x_2 + \end{align*} + При этом естественно $a < x_1 < x_2 < b$. Так как вторая производная в точках $\xi_1$ и $\xi_2$ неотрицательна, то + \begin{align*} + f(x_1) \ge f(x_0) + f'(x_0)(x_1 - x_0) + \\ + f(x_2) \ge f(x_0) + f'(x_0)(x_2 - x_0) + \end{align*} + Раз $x_0 \in (x_1; x_2)$, то $\exists t \in (0; 1) \such x_0 = tx_1 + (1 - t)x_2$. Домножим уравнения на $t > 0$ и $1 - t > 0$ соответственно и сложим. Получим + \[ + t \cdot f(x_1) + (1 - t) \cdot f(x_2) \ge f(x_0) + f'(x_0)\left(tx_1 + (1 - t)x_2 - x_0\right) = f(x_0) = f(tx_1 + (1 - t)x_2) + \] + + Теперь докажем необходимость. Выберем $\forall x_0 \in (a; b)$. Положим $\delta := \min(b - x_0, x_0 - a)$ и рассмотрим $\forall u \in (-\delta; \delta)$. Тогда $f(x_0 \pm u)$ - определены и могут быть записаны по Формуле Тейлора: + \[ + f(x_0 \pm u) = f(x_0) \pm f'(x_0)u + \frac{f''(x_0)}{2!}u^2 + o(u^2),\ u \to 0 + \] + Положим $x_1, x_2 \such x_1 < x_2, \{x_1, x_2\} = \{f(x_0 - u), f(x_0 + u)\}$. Тогда $t = \frac{1}{2}$ для $x_0$ при любом $u$. То есть + \[ + f(x_0) \le \frac{1}{2}f(x_0 - u) + \frac{1}{2}f(x_0 + u) + \] + Подставим формулы Тейлора вместо $f(x_0 \pm u)$. Получим + \[ + \frac{1}{2}\left(f(x_0 - u) + f(x_0 + u)\right) = f(x_0) + \frac{f''(x_0)}{2}u^2 + o(u^2),\ u \to 0 + \] + Перепишем данное выражение в другом виде + \[ + \frac{1}{u^2}\left(\frac{1}{2}\left(f(x_0 - u) + f(x_0 + u)\right) - f(x_0)\right) = \frac{f''(x_0)}{2} + o(1),\ u \to 0 + \] + Раз правая часть имеет предел, то и левая тоже. При этом левая часть положительна. Значит + \[ + \frac{f''(x_0)}{2} \ge 0 \lra f''(x_0) \ge 0 + \] +\end{proof} + +\begin{note} + В случаях 3 и 4 утверждение верно в одну сторону. Контрпример: + \[ + y = \pm x^4,\ x \in (-1; 1) + \] +\end{note} + +\begin{definition} + Пусть $f$ непрерывна на $U_{\delta_0}(x_0)$, $\exists f'(x_0) \in \bar{\R}$ и $\exists \delta \in (0; \delta_0)$, при этом + \begin{itemize} + \item либо на $(x_0 - \delta; x_0)$ $f$ выпукла вниз, а на $(x_0; x_0 + \delta)$ выпукла вверх; + + \item либо на $(x_0 - \delta; x_0)$ $f$ выпукла вверх, а на $(x_0; x_0 + \delta)$ выпукла вниз. + \end{itemize} + Тогда $x_0$ называется \textit{точкой перегиба} $f(x)$. +\end{definition} + +\begin{theorem} (Необходимое и достаточное условия точки перегиба) + Если $f$ непрерывна в $U_{\delta_0}(x_0)$, $\exists f'(x_0) \in \bar{\R}$ и $f$ дважды дифференцируема в $\mc{U}_{\delta_0}(x_0)$, то $x_0$ является точкой перегиба функции $f(x)$ тогда и только тогда, когда $\exists \delta > 0$ такая, что + \begin{itemize} + \item либо $\forall x \in (x_0 - \delta; x_0)\ f''(x) \ge 0$ и $\forall x \in (x_0; x_0 + \delta)\ f''(x) \le 0$; + + \item либо $\forall x \in (x_0 - \delta; x_0)\ f''(x) \le 0$ и $\forall x \in (x_0; x_0 + \delta)\ f''(x) \ge 0$ + \end{itemize} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Напрямую следует из необходимого и достаточного условий выпуклости функции. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Геометрическое необходимое условие точки перегиба) + Если $f$ дважды дифференцируема в окрестности точки $x_0$ и $y_{\text{кас}}(x) = f(x_0) + f'(x_0) (x - x_0)$ - уравнение касательной к графику $f(x)$ в точке $x_0$, то из выполнения одного из следующей пары условий следует, что $x_0$ - точка перегиба: + \begin{enumerate} + \item $\forall x \in (x_0 - \delta; x_0)\ y_{\text{кас}}(x) \le f(x)$ и $\forall x \in (x_0; x_0 + \delta)\ y_{\text{кас}}(x) \ge f(x)$; + + \item $\forall x \in (x_0 - \delta; x_0)\ y_{\text{кас}}(x) \ge f(x)$ и $\forall x \in (x_0; x_0 + \delta)\ y_{\text{кас}}(x) \le f(x)$. + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Распишем $f(x)$ по формуле Тейлора: + \[ + f(x) = f(x_0) + f'(x_0)(x - x_0) + \frac{f''(\xi)}{2!}(x - x_0)^2 = y_{\text{кас}}(x) + \frac{f''(\xi)}{2!}(x - x_0)^2 + \] + Доказательство свелось к смене знаков второй производной. +\end{proof} + +\begin{note} + Условия в теореме не являются достаточными. Контрпримером является функцияа + \[ + f(x) = \System{ + &{\left(2 + \sin \frac{1}{x}\right)x^5,\ x \neq 0} + \\ + &{0,\ x = 0} + } + \] + Производная имеет вид + \[ + f'(x) = \System{ + &{-x^3\cos \frac{1}{x} + 5x^4\left(2 + \sin \frac{1}{x}\right),\ x \neq 0} + \\ + &{0,\ x = 0} + } + \] + Вторая производная: + \[ + f''(x) = \System{ + &{-x\sin \frac{1}{x} - 8x^2 \cos \frac{1}{x} + 20x^3 \left(2 + \sin \frac{1}{x}\right),\ x \neq 0} + \\ + &{0,\ x = 0} + } + \] + Рассмотрим значение второй производной при стремлении к нулю: + \[ + f''(x) = -x\sin \frac{1}{x} - 8x^2 \cos \frac{1}{x} + 20x^3 \left(2 + \sin \frac{1}{x}\right) = -x \left(\sin \frac{1}{x} + 8x \cos \frac{1}{x} - 20x^2 \left(2 + \sin \frac{1}{x}\right)\right) + \] + То есть $f''$ бесконечно много раз меняет свой знак при стремлении к 0, хотя при этом выполнены условия на $y_{\text{кас}}$ +\end{note} + +%% Нарисовать. 58:03 запись стрима 19й лекции + +\begin{definition} + Прямая $x = x_0$ называется \textit{вертикальной асимптотой} графика функции $f(x)$, если хотя бы один из односторонних пределов $f(x_0 \pm 0)$ бесконечен. +\end{definition} + +\begin{definition} + Прямая $y = kx + b$ называется \textit{асимптотой} графика функции $f(x)$, если + \[ + \liml_{x \to +\infty} (f(x) - (kx + b)) = 0 + \] + или + \[ + \liml_{x \to -\infty} (f(x) - (kx + b)) = 0 + \] + Если $k = 0$, то асимптота называется \textit{горизонтальной}, при $k \neq 0$ - \textit{наклонной}. +\end{definition} + +\begin{theorem} + Прямая $y = kx + b$ является асимптотой графика функции $y = f(x)$ тогда и только тогда, когда существуют пределы + \begin{align*} + &\liml_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = k + \\ + &\liml_{x \to +\infty} \left(f(x) - kx\right) = b + \end{align*} + Для $-\infty$ аналогично. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Покажем необходимость: пусть $y = kx + b$ - асимптота. Значит + \[ + \liml_{x \to +\infty} (f(x) - kx - b) = 0 + \] + Заметим следующие пределы: + \begin{align*} + &\liml_{x \to +\infty} \frac{f(x) - kx - b}{x} = 0 + \\ + &\liml_{x \to +\infty} \frac{kx + b}{x} = k + \end{align*} + Отсюда следует, что + \[ + \liml_{x \to +\infty} \frac{f(x) - kx - b}{x} = 0 = \liml_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} - k \lra \liml_{x \to +\infty} \frac{f(x)}{x} = k + \] + А второй предел получается из самого первого простым добавлением $b$ в обе части: + \[ + \liml_{x \to +\infty} \left(f(x) - kx - b\right) + b = b = \liml_{x \to +\infty} \left(f(x) - kx\right) + \] + + Теперь покажем необходимость: + \[ + \liml_{x \to +\infty} \left(f(x) - kx\right) = b \Ra \liml_{x \to +\infty} \left(f(x) - (kx + b)\right) = 0 + \] +\end{proof} + +\subsubsection*{Схема исследования функции и построения графика} + +\begin{enumerate} + \item Область определения, особенности (чётность, нечётность, периодичность) + + \item Промежутки знакопостоянства, точки пересечения с осями координат + + \item Монотонность, экстремумы + + \item Выпуклость, точки перегиба + + \item Асимптоты + + \item Построение графика +\end{enumerate} + +\begin{example} + \[ + y = \sqrt{|x^2 - 3x + 2|} + \] + \begin{enumerate} + \item $D(y) = \R$, функция общего вида, непериодична + + \item $y \ge 0$, точки пересечения с осями: $(0, \sqrt{2}),\ (1, 0),\ (2, 0)$ + + \item При $x \neq 1,\ x \neq 2$: + \[ + y' = \frac{(2x - 3) \cdot \sgn (x^2 - 3x + 2)}{2 \sqrt{|x^2 - 3x + 2|}} + \] + %%% Нарисовать + %Здесь должна быть числовая ось со знаками производной. Из рисунка следует, что + \begin{align*} + &{x = 1, \text{ - локальный минимум},\ y(1) = 0} + \\ + &{x = \frac{3}{2}, \text{ - локальный максимум},\ y\left(\frac{3}{2}\right) = \frac{1}{2}} + \\ + &{x = 2, \text{ - локальный минимум},\ y(2) = 0} + \end{align*} + \item При $x \neq 1,\ x \neq 2$ + \begin{multline*} + y'' = \frac{1}{2} \cdot \frac{2 \sgn (x^2 - 3x + 2) \sqrt{|x^2 - 3x + 2|} - \frac{(2x - 3)^2 \sgn^2 (x^2 - 3x + 2)}{2 \sqrt{|x^2 - 3x + 2|}}}{|x^2 - 3x + 2|} = + \\ + \frac{1}{4} \cdot \frac{4(x^2 - 3x + 2) - (2x - 3)^2}{|x^2 - 3x + 2|^{3/2}} = \frac{-1}{4|x^2 - 3x + 2|^{3/2}} + \end{multline*} + %%% Нарисовать + %Здесь должна быть числовая ось с направлениями выпуклости на интервалах. + + \item Сразу понятно, что у функции нету вертикальных асимптот. Найдём предел + \[ + \liml_{x \to +\infty} \frac{y}{x} = \liml_{x \to +\infty} \sqrt{\frac{x^2 - 3x + 2}{x^2}} = 1 + \] + Теперь ещё предел: + \[ + \liml_{x \to +\infty} y - x = \liml_{x \to +\infty} \sqrt{x^2 - 3x + 2} - x = \liml_{x \to +\infty} \frac{x^2 - 3x + 2 - x^2}{\sqrt{x^2 - 3x + 2} + x} = -\frac{3}{2} + \] + То есть $y = x - \frac{3}{2}$ - правая наклонная асимптота. + Аналогично проделаем для $x \to -\infty$: + \[ + \liml_{x \to -\infty} \frac{y}{x} = -\liml_{x \to -\infty} \sqrt{\frac{x^2 - 3x + 2}{x^2}} = -1 + \] + \[ + \liml_{x \to -\infty} \sqrt{x^2 - 3x + 2} - (-1)x = \liml_{x \to -\infty} \frac{x^2 - 3x + 2 - x^2}{\sqrt{x^2 - 3x + 2} - x} = \frac{3}{2} + \] + Отсюда $y = -x + \frac{3}{2}$ - левая наклонная асимптота. + + %\item Тут должен быть график функции %%% Нарисовать 1:23:30 Введение в матан 19 + \end{enumerate} +\end{example} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/1lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/1lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..c1c5e617 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/1lecture.tex @@ -0,0 +1,280 @@ +\section{Предварительные сведения} + +\subsection{Элементы математической логики} + +\begin{definition} + Высказывание - это выражение, принимающее либо значение истины $(1)$, либо ложности $(0)$. +\end{definition} + +\begin{definition} + Предикат - это высказывание, зависящее от переменных. +\end{definition} + +\subsubsection*{Обозначения} + +\begin{enumerate} + \item Высказывания обозначаюся заглавными латинскими буквами: $A, B, \dots$ + \item $A(x_1, \dots, x_n)$ - предикат, например, $A(x, y)$ --- река $x$ впадает в море + \item $:=$ - является по определению + \item $\neg A$ - отрицание высказывания $A$. Логическое "не". + \item $A \wedge B$ - конъюнкция. Логическое "и". + \item $A \vee B$ - дизъюнкция. Логическое "или". + \item $A \ra B$ - импликация. Логическое "если $A$, то $B$". + \item $A \lra B$ - эквиваленция ($A$ ТиТТК $B$) ($A$ iff $B$) +\end{enumerate} + +\subsubsection*{Кванторы} + +$\forall$ --- квантор общности (для всех, для любых) + +$\exists$ --- квантор существования (найдется, существует) + + +\begin{example}[предиката] + $B(a) = ((\forall b \in \R)\ (\exists c \in \R)\ |\ (\forall x \in \R)\ ax^2 + bx + c \ge 0) $. $B(a) \lra (a > 0)$ +\end{example} + + +\subsubsection*{Эквивалентность и равносильность} + +Эквивалентность $\lra$ нужно не путать с логической равносильностью $\equiv$. Первое является логической операцией, тогда как второе точно гарантирует, что высказывание $B$ имеет ровно то же значение, что и высказывание $A$. + + +\subsection{"Наивная"\ теория множеств} + +\subsubsection*{Обозначения} + +\begin{enumerate} + \item $A, B, \dots$ - множества. Обозначаются заглавными латинскими буквами (как правило). + \item $a \in A$ - элемент $a$ принадлежит множеству $A$. То же самое, что и $A \ni a$. + \item $\neg (a \in A) \lra a \notin A$ +\end{enumerate} + + +\subsubsection*{Операции над множествами} + +\begin{definition} + \textit{Объединением множеств} $A$ и $B$ называется множество $A \cup B := \{x\ |\ (x \in A) \vee (x \in B)\}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Пересечением множеств} $A$ и $B$ называется множество $A \cap B := \{x\ |\ (x \in A) \wedge (x \in B)\}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Разностью множеств} $A$ и $B$ называется множество $A \bs B := \{x\ |\ (x \in A) \wedge (x \notin B)\}$. + + Также используется и второе обозначение $A \bs B \lra C_A B$. $C$ - это сокращение от французского \textit{complément}. +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Симметрической разностью множеств} $A$ и $B$ называется множество $A \triangle B := \{x\ |\ (x \in (A \bs B)) \vee (x \in (B \bs A))\} \lra (A \bs B) \cup (B \bs A)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Универсальным множеством} $U$ называется такое множество, которое включает в себя все множества рассматриваемой системы, кроме самого себя. Обычно обозначается как $U$ от слова \textit{universal}. +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Дополнением множества} $A$ называется $C_U A$. Другим обозначением служит $A^C := C_U A$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Пустым множеством} $\emptyset$ называется такое множество, которое не содержит в себе элементов. Оно существует и единственно. ($\emptyset \subset U$) +\end{definition} + + +\subsubsection*{Свойства операций над множествами} + +\begin{itemize} + \item Коммутативность + \begin{align*} + A \cup B = B \cup A \\ + A \cap B = B \cap A + \end{align*} + \item Ассоциативность + \begin{align*} + (A \cup B) \cup C = A \cup (B \cup C) \\ + (A \cap B) \cap C = A \cap (B \cap C) + \end{align*} + \item Дистрибутивность + \begin{align*} + A \cup (B \cap C) = (A \cup B) \cap (A \cup C) \\ + A \cap (B \cup C) = (A \cap B) \cup (A \cap C) + \end{align*} + \item Идемпотентность + \begin{align*} + A \cup A = A \\ + A \cap A = A + \end{align*} + \item Двойственность (правила де Моргана) + \begin{align*} + (A \cup B)^C = A^C \cap B^C \\ + (A \cap B)^C = A^C \cup B^C + \end{align*} + \item Универсальное множество + \begin{align*} + U \cap A = A \\ + U \cup A = U + \end{align*} + \item Пустое множество + \begin{align*} + \emptyset \cap A = \emptyset \\ + \emptyset \cup A = A + \end{align*} +\end{itemize} + +\subsubsection*{Парадокс Рассела} + +\[A := \left\{X : X \notin X\right\}.\ A \in A ?\] + +\subsection{Отображения и функции} + +\begin{definition} + $(f \colon X \ra Y) \lra \left(\forall x \in X\ \exists! \ + y \in Y\right)\ y = f(x)$ - отображение + (функция) из множества $X$ в множество $Y$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Множество $X$ называется \textit{областью определения} $f$ +\end{definition} + +\begin{definition} + $f(X)$ - множество значений $f$.\\ Более точная формулировка выглядит так: + $$ + f(X) = \{y \in Y \such \exists x \in X\ f(x) = y\} + $$ + Ещё множество значений $f$ называют \textit{образом множества} $X$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Отображение $f$ инъективно (взаимно однозначно), если \\ $(\forall x_1, x_2 \ + \in X,\ x_1 \neq x_2)\ f(x_1) \neq f(x_2)$. Инъективное отображение называется инъекцией. +\end{definition} + +\begin{definition} + Отображение $f$ сюръективно (отображение "на"), если \\ $(\forall y \ + \in Y)\ (\exists x \ \in X)\ y = f(x)$. Сюръективное отображение называется сюръекцией. +\end{definition} + +\begin{definition} + Отображение $f$ биективно (взаимно однозначное отображение "на"),\\ ТиТТК + $(f\ $инъективно$) \wedge (f\ $сюръективно). Биективное отображение называется биекцией. +\end{definition} + +\begin{definition} + Образ множества $A$ при отображении $f$, $(A \subset X):$ + + \[ f(A) := \left\{y \in Y : \left(\exists x \in A : f(x) = y\right) \right\}\] +\end{definition} + +\begin{definition} + $f^{-1}(Y)$ называется \textit{прообразом множества} $Y$ и определяется как + $$ + f^{-1}(Y) := \{x \in X : \exists y \in Y\ f(x) = y\} + $$ +\end{definition} + +\begin{itemize} + \item Если $f$ инъективно, то $f^{-1}(y)$ --- единственный + элемент множества $X$ либо $\emptyset$. + \item Если $f$ биективно, то $f^{-1}(y)$ --- отображение $Y$ на + $X$ (обратное отображение). + \item $f(X)$ --- множество значений отображения $f$. + \item $D(f)$ --- область определения $f$, $\left(D(f) \subset X\right)$ +\end{itemize} + +\subsection{Декартовы произведения и отношения} + +\begin{definition} + \textit{Декартовым произведением} множеств $A$ и $B$ называют упорядоченное множество пар: + \[ + A \times B := \{(a, b)\ |\ (a \in A) \wedge (b \in B)\} + \] + При этом $(a, b)$ называется \textit{упорядоченной парой}, то есть, в отличие от множеств, верно $(a, b) \neq (b, a)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Декартово произведение множества $X$ на само себя называется \textit{декартовым квадратом} (или куб, если мы говорим о третьей степени). Обозначается как $X \times X = X^2$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Подмножество $R \subset X^2$ называется \textit{бинарным отношением на множестве $X$}. + ($R \subset X \times X$) \\ + + $(x, y) \in R := xRy$ - введём краткую запись того, что упорядоченная пара принадлежит отношению. +\end{definition} + +\begin{definition} + Бинарное отношение $R$ называется \textit{отношением эквивалентности}, если выполнены условия: + \begin{enumerate} + \item Рефлексивность $\forall x \in X \Ra xRx$ + \item Симметричность $\forall x, y \in X (xRy) \Ra (yRx)$ + \item Транзитивность $\forall x, y, z \in X (xRy) \wedge (yRz) \Ra (xRz)$ + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{definition} + Бинарное отношение $R$ называется \textit{отношением порядка}, если выполнены условия: + \begin{enumerate} + \item Рефлексивность $\forall x \in X \Ra xRx$ + \item Антисимметричность $\forall x, y \in X\ (xRy) \wedge (yRx) \Ra (x = y)$ + \item Транзитивность + $\forall x, y, z \in X\ (xRy) \wedge (yRz) \Ra (xRz)$ + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{adefinition} + Бинарное отношение $R$ называется \textit{отношением + строгого порядка},если выполнены условия: + \begin{enumerate} + \item Антирефлексивность $\forall x \in X \Ra \neg xRx$ + \item Асимметричность $\forall x, y \in X\ (xRy) \Ra \neg (yRx)$ + \item Транзитивность + $\forall x, y, z \in X\ (xRy) \wedge (yRz) \Ra (xRz)$ + \end{enumerate} +\end{adefinition} + +\begin{example} + Отношение $\subset$ между множествами является отношением порядка. $X := 2^{Y}$ + (Множество всех подмонжеств множества $Y$) +\end{example} +\begin{example} + Отношение $\le$ между действительными числами является тоже отношением порядка. $X = \R$. +\end{example} + +\begin{definition} + Говорят, что множество $X$ \textit{линейно упорядоченно}, если на нём задано отношение порядка $\prec$ такое, что $\forall x, y \in X (x \prec y) \vee (y \prec x)$ - всегда истинное высказывание. +\end{definition} + +Исходя из этого, нетрудно заметить, что множества сами по себе не являются линейно упорядоченными. + +\begin{anote} + Дополнительно стоит заметить, что отношения на множествах как бы не являются отношениями. Мы не можем говорить о множестве всех множеств, иначе мы получим парадокс Рассела. +\end{anote} + +\begin{definition} + Если на множестве $X$ задано отношение порядка, но оно не является линейно упорядоченным, то его называют \textit{частично упорядоченным}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если на множестве $X$ определено отношение эквивалентности $R$, то множество $X$ называется \textit{классом эквивалентности}, если + \[ + \forall x, y \in X\ xRy + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} + Если на множестве $X$ задано отношение эквивалентности $R$, + то $X$ разбивается единственным образом на классы эквивалентности: + $$ + X = \bigcup\limits_{\alpha \in A} X_{\alpha} + $$ + При этом выполнены свойства: + \begin{enumerate} + \item $(\forall \alpha_1 \neq \alpha_2)(\alpha_1, \alpha_2 \in A) \ X_{\alpha_1} \cap X_{\alpha_2} = \emptyset$ + \item $(\forall \alpha)(\forall x, y \in X_{\alpha})\ xRy$ + \item $(\forall \alpha_1 \neq \alpha_2)(\forall x \in X_{\alpha_1})(\forall y \in X_{\alpha_2})\ \neg (xRy)$ + \end{enumerate} +\end{theorem} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/20lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/20lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..4ef95af2 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/20lecture.tex @@ -0,0 +1,496 @@ +\section{Вектор-функции и топология пространства $\R^n$} + +\subsection{Пространство $\R^n$} + +\subsubsection*{Алгебраические структуры} + +\begin{definition} + \textit{Линейным пространством} над полем действительных + чисел (линейным действительным пространством) называется + множество $X$, на котором определены операции + $+: X \times X \ra X$ и $\cdot: \R \times X \ra X$, + удовлетворяющие аксиомам линейного пространства: + \begin{enumerate} + \item $(\forall \vec{x}, \vec{y} \in X)\ \ \vec{x} + \vec{y} + = \vec{y} + \vec{x}\ \ $ \textit{(ассоциативность сложения)} + + \item $(\forall \vec{x}, \vec{y}, \vec{z} \in X)\ \ + (\vec{x} + \vec{y}) + \vec{z} = \vec{x} + + (\vec{y} + \vec{z})\ \ $ \textit{(ассоциативность сложения)} + + \item $(\exists \vec{0} \in X)(\forall \vec{x} \in X) + \ \ \vec{x} + \vec{0} = \vec{x}\ \ $ \textit{(нейтральный + элемент относительно сложения)} + + \item $(\forall \vec{x} \in X)(\exists + (-\vec{x}) \in X)\ \ \vec{x} + (-\vec{x}) = \vec{0}\ \ $ + \textit{(обратный элемент относительно сложения)} + + \item $(\forall \alpha, \beta \in \R)(\forall + \vec{x} \in X)\ \ \alpha(\beta \vec{x}) = + (\alpha \beta) \vec{x}\ \ $ \textit{(ассоциативность + умножения на скаляр)} + + \item $(\forall \alpha, \beta \in \R)(\forall \vec{x} + \in X)\ \ (\alpha + \beta) \vec{x} = + \alpha \vec{x} + \beta \vec{x}\ $ \textit{(дистрибутивность + относительно скаляра)} + + \item $(\forall \alpha \in \R)(\forall \vec{x}, + \vec{y} \in X)\ \ \alpha(\vec{x} + \vec{y}) = + \alpha\vec{x} + \alpha\vec{y}\ \ $ \textit{(дистрибутивность + относительно вектора)} + + \item $(\forall \vec{x} \in X)\ \ 1 \cdot \vec{x} = \vec{x}\ \ $ + \textit{(нейтральный элемент относительно умножения)} + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{definition} + \[ + \R^n = \underbrace{\R \times \R \times \dots \times \R}_{n} + \] + $\R^n$ является линейным пространством над + полем $\R$ (линейным действительным пространством). + \[ + \vec{x} = (x_1, \ldots, x_n) \text{ - вектор};\ + \ \Matrix{&\xi^1 \\ &\vdots \\ &\xi^n} + \text{ - координатный столбец} + \] +\end{definition} + +\begin{proposition} + Ноль и обратный элемент единственны +\end{proposition} + +\begin{proof} + Единственность обратного элемента: + \[ + (\vec{x} + (-\vec{x})_1) + (-\vec{x})_2 = + (-\vec{x})_2 = (-\vec{x})_1 = + (\vec{x} + (-\vec{x})_2) + (-\vec{x})_1 + \] + Единственность нуля: + \[ + \vec{0}_1 + \vec{0}_2 = \vec{0}_1 = \vec{0}_2 = + \vec{0}_2 + \vec{0}_1 + \] +\end{proof} + +\begin{proposition} + \[ + 0 \cdot \vec{x} = \vec{0} + \] +\end{proposition} + +\begin{proof} + \[ + (0 + 0)\vec{x} = 0\vec{x} = 0\vec{x} + 0\vec{x} + \] + К обеим частям добавим обратный элемент к $0\vec{x}$ и + получим: + \[ + \vec{0} = 0\vec{x} + \] +\end{proof} + +\begin{proposition} + \[ + (-1)\vec{x} = -\vec{x} + \] +\end{proposition} + +\begin{proof} + Рассмотрим выражение + \[ + \vec{x} + (-1)\vec{x} = 1\vec{x} + (-1)\vec{x} = + (1 - 1)\vec{x} = 0\vec{x} = \vec{0} + \] + То есть $(-1)\vec{x}$ является обратным к $\vec{x}$ + по сложению. Отсюда по единственности + \[ + (-1)\vec{x} = -\vec{x} + \] +\end{proof} + +\begin{anote} + В 2023 году Алексей Леонидович не строил теории для комплексных чисел, + поэтому весь материал, связанный с ними, остался нетронутым с 2021 года. + К этому же числу относятся линейные отображения. +\end{anote} + +\begin{definition} + \textit{Комплексным} линейным пространством + называется линейное пространство над $\Cm$. + Определяется аналогично вещественному. +\end{definition} + +\begin{definition} + Отображение $L: X_1 \ra X_2$ линейного пространства $X_1$ над + $\R(\Cm)$ на линейное пространство $X_2$ над + $\R(\Cm)$ называется + \textit{линейным отображением (оператором)}, если + \begin{itemize} + \item $(\forall \vec{x}, \vec{y} \in X_1)\ \ + L(\vec{x} + \vec{y}) = L(\vec{x}) + L(\vec{y})$ + + \item $(\forall \alpha \in \R(\Cm))(\forall \vec{x} + \in X_1)\ \ L(\alpha \vec{x}) = \alpha L(\vec{x})$ + \end{itemize} +\end{definition} + +\begin{definition} + Если существует биекция линейного пространства + $X_1$ на $X_2$, являющаяся линейным оператором + вместе со своим обратным, то $X_1 \cong X_2$ (изоморфны) +\end{definition} + +\begin{definition} + Говорят, что на действительном линейном пространстве + $X$ задана \textit{комплексная структура}, если + существует линейный оператор $\goth{j}: X \to X$ + такой, что + \[ + \goth{j}^2 = -\id_X + \] +\end{definition} + +\begin{example} + На $\R^2$ комплексная структура задаётся оператором + \[ + \goth{j}: (x, y) \ra (-y, x) + \] +\end{example} + +\begin{example} + \[ + \{(x_1, x_2) \in \R^2 \such x_2 = 0\} \cong \R + \] +\end{example} + +\begin{example} + \[ + \{(z_1, z_2) \in \Cm^2 \such z_2 = 0\} \cong \Cm + \] +\end{example} + +\begin{lemma} + Комплексная структура на $\R^{2n}$ задаётся оператором с матрицей + \[ + \Matrix{ + 0& & -1& & \cdots& & & & 0 \\ + 1& & 0& & -1& & \cdots& & \vdots \\ + \vdots& & 1& & 0& & \ddots& & \\ + & & \vdots& & \ddots& & \ddots& & -1 \\ + 0& & \cdots& & & & 1& & 0 + } + \] +\end{lemma} + +\begin{definition} + Линейное действительное пространство называется \textit{евклидовым}, + если определена функция $\trbr{\cdot, \cdot}: X \times X \ra + \R$, обладающая свойствами: + \begin{itemize} + \item $(\forall \vec{x} \in X)\ \ \trbr{\vec{x}, + \vec{x}} \ge 0$, причём $\trbr{\vec{x}, \vec{x}} = + 0 \lra \vec{x} = \vec{0}$ + + \item $(\forall \vec{x}, \vec{y} \in X)\ \ + \trbr{\vec{x}, \vec{y}} = \trbr{\vec{y}, \vec{x}}$ + + \item $(\forall \alpha, \beta \in \R)\ \ + \trbr{\alpha\vec{x} + \beta\vec{y}, \vec{z}} = + \alpha\trbr{\vec{x}, \vec{z}} + \beta\trbr{\vec{y}, \vec{z}}$ + \end{itemize} + Эта функция $\trbr{\vec{x}, \vec{y}}$ называется скалярным + произведением +\end{definition} + +\begin{lemma} + $\R^n$ является вещественным евклидовым + пространством если определить скалярное произведение как: + \[ + \trbr{\vec{x}, \vec{y}} = \suml_{i = 0}^n x_iy_i + \] + где $\vec{x} = (x_1, \ldots, x_n);\ \vec{y} = (y_1, \ldots, y_n)$ +\end{lemma} + +\begin{addition} + Если в определении вещественного евклидового пространства + заменить первое свойство на + \[ + (\forall \vec{y} \in X\ \trbr{\vec{x}, \vec{y}} = 0) + \lra \vec{x} = \vec{0} + \] + то получим определение \textit{псевдоевклидового} пространства. +\end{addition} + +\begin{example} + $R^4$ - псевдоевклидово пространство, где для любых векторов + $\vec{x} = (x_0, x_1, x_2, x_3)$ и $\vec{y} = (y_0, y_1, y_2, y_3)$ + скалярное произведение имеет вид + \[ + \trbr{\vec{x}, \vec{y}} = x_0 y_0 - x_1 y_1 - x_2 y_2 - x_3 y_3 + \] + Это пространство носит имя \textit{пространства Минковского} и + играет большую роль в Специальной Теории Относительности. +\end{example} + +\begin{idea} + Доказательство проводится рутинной проверкой каждого + условия из определения евклидова пространства. +\end{idea} + +\begin{theorem} (Неравенство Коши-Буняковского-Шварца) \label{Cauchy–Schwarz} + Если $X$ - вещественное евклидовое пространство, то + \[ + (\forall \vec{x}, \vec{y} \in X)\ \ + |\trbr{\vec{x}, \vec{y}}|^2 \le + \trbr{\vec{x}, \vec{x}} \cdot + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} + \] + причём равенство имеет место ТиТТК $\ x = 0$ или $y = 0$, или + $(\exists \lambda \in \R)\ \vec{x} = + \lambda \vec{y}\ $ (по сути, когда $\vec{x}\ ||\ \vec{y}$). +\end{theorem} + +\begin{proof} + Если $\vec{y} = \vec{0}$, то + \[ + \trbr{\vec{x}, \vec{0}} = \trbr{\vec{x}, + \vec{x} + (-\vec{x})} = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} - + \trbr{\vec{x}, \vec{x}} = 0 = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + \cdot \trbr{\vec{0}, \vec{0}} + \] + Теперь пусть $\vec{y} \neq \vec{0}$. + Рассмотрим скалярное произведение + $\trbr{\vec{x} + \lambda \vec{y}, + \vec{x} + \lambda \vec{y}},\ \lambda \in \R$: + \begin{multline*} + \trbr{\vec{x} + \lambda \vec{y}, + \vec{x} + \lambda \vec{y}} = + \trbr{\vec{x}, \vec{x} + \lambda\vec{y}} + + \lambda\trbr{\vec{y}, \vec{x} + \lambda\vec{y}} = + \trbr{\vec{x} + \lambda\vec{y}, \vec{x}} + + \lambda\trbr{\vec{x} + \lambda\vec{y}, \vec{y}} = + \\ + \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + \lambda\trbr{\vec{y}, + \vec{x}} + \lambda^2\trbr{\vec{y}, \vec{y}} + + \lambda\trbr{\vec{x}, \vec{y}} = + \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2\lambda + \trbr{\vec{x}, \vec{y}} + + \lambda^2\trbr{\vec{y}, \vec{y}} \ge 0 + \end{multline*} + Раз у квадратного трёхчлена относительно $\lambda$ + коэффициент при старшей степени положителен и весь + он неотрицателен, то дискриминант должен быть + неположителен (чтобы было не более одного корня вследствие + геометрического положения параболы): + \[ + \frac{D}{4} = \trbr{\vec{x}, \vec{y}}^2 - + \trbr{\vec{x}, \vec{x}} \cdot \trbr{\vec{y}, \vec{y}} + \le 0 + \] + При этом если $D = 0$ и выражение выше обращается в + равенство, то + \[ + (\exists \lambda \in \R)\ + \trbr{\vec{x} + \lambda \vec{y}, + \vec{x} + \lambda \vec{y}} = 0 + \] + Тогда + $\vec{x} + \lambda\vec{y} = \vec{0} \lra \vec{x} = + (-\lambda)\vec{y}$ +\end{proof} + +\begin{corollary} + \[ + (\forall \vec{x}, \vec{y} \in \R^n)\ \ \ + \Big|\suml_{i = 1}^n x_i y_i\Big| \le + \sqrt{\suml_{i = 1}^n x_i^2} \cdot + \sqrt{\suml_{i = 1}^n y_i^2} + \] +\end{corollary} + +%-------------------------- Не было ---------------------- + +\begin{definition} + Комплексным евклидовым (унитарным) пространством называется комплексное линейное пространство $X$, для любых двух элементов которого $\vec{x}, \vec{y} \in X$ определено число $\trbr{\vec{x}, \vec{y}} \in \Cm$ так, что + \begin{itemize} + \item $\forall \vec{x}, \vec{y} \in X\ \ \trbr{\vec{x}, \vec{x}} \ge 0$, причём $\trbr{\vec{x}, \vec{x}} = 0 \lra \vec{x} = \vec{0}$ + + \item $\forall \vec{x}, \vec{y} \in X\ \ \trbr{\vec{x}, \vec{y}} = \overline{\trbr{\vec{y}, \vec{x}}}$ + + \item $\forall \vec{x}, \vec{y}, \vec{z} \in X\ \forall \alpha, \beta \in \Cm\ \ \trbr{\alpha\vec{x} + \beta\vec{y}, \vec{z}} = \alpha\trbr{\vec{x}, \vec{z}} + \beta\trbr{\vec{y}, \vec{z}}$ + \end{itemize} + $\trbr{\vec{x}, \vec{y}}$ называется \textit{эрмитовым} скалярным произведением. +\end{definition} + +\begin{lemma} + $\Cm^n$ является унитарным с $\trbr{\vec{z}, \vec{w}} = \suml_{i = 0}^n z_i \bar{w_i}$, для $\vec{z} = (z_1, \ldots, z_n)$ и $\vec{w} = (w_1, \ldots, w_n)$. +\end{lemma} + +%-------------------------- Не было ---------------------- + +\begin{theorem} (Неравенство Коши-Буняковского-Шварца для унитарных пространств) + Если $X$ - унитарное пространство, то для любых $\vec{z}, \vec{w} \in X$ верно неравенство + \[ + |\trbr{\vec{z}, \vec{w}}| \le \sqrt{\trbr{\vec{z}, \vec{z}}} \cdot \sqrt{\trbr{\vec{w}, \vec{w}}} + \] + причём равенство имеет место тогда и только тогда, когда $\exists \lambda \in \Cm \such \vec{z} = \lambda\vec{w}$ или $\vec{w} = \vec{0}$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + Обозначим $\trbr{\vec{z}, \vec{w}} = |\trbr{\vec{z}, \vec{w}}|e^{i\varphi}$. Рассмотрим $\trbr{\vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}, \vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}},\ \lambda \in \R$: + \begin{multline*} + \trbr{\vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}, \vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}} = \trbr{\vec{z}, \vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}} + \lambda e^{i\varphi} \trbr{\vec{w}, \vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}} = + \\ + \overline{\trbr{\vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}, \vec{z}}} + \lambda e^{i\varphi} \overline{\trbr{\vec{z} + \lambda e^{i\varphi} \vec{w}, \vec{w}}} = \overline{\trbr{\vec{z}, \vec{z}}} + \overline{\lambda e^{i \varphi}} \cdot \overline{\trbr{\vec{w}, \vec{z}}} + \lambda e^{i\varphi} \overline{\trbr{\vec{z}, \vec{w}}} + \lambda e^{i\varphi} \cdot \overline{\lambda e^{i\varphi}} \cdot \overline{\trbr{\vec{w}, \vec{w}}} = + \\ + \trbr{\vec{z}, \vec{z}} + 2\lambda |\trbr{\vec{z}, \vec{w}}| + \lambda^2 \trbr{\vec{w}, \vec{w}} \ge 0 + \end{multline*} + И снова получили квадратный трёхчлен относительно $\lambda$: + \[ + \frac{D}{4} = |\trbr{\vec{z}, \vec{w}}|^2 - \trbr{\vec{w}, \vec{w}} \cdot \trbr{\vec{z}, \vec{z}} \le 0 + \] + Отсюда + \[ + |\trbr{\vec{z}, \vec{w}}| \le \sqrt{\trbr{\vec{w}, \vec{w}}} \cdot \sqrt{\trbr{\vec{z}, \vec{z}}} + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} + Для любых комплексных чисел + \[ + \left|\suml_{i = 1}^n z_i w_i\right| \le \sqrt{\suml_{i = 1}^n |z_i|^2} \cdot \sqrt{\suml_{i = 1}^n |w_i|^2} + \] +\end{corollary} + +\subsubsection*{Топология $\R^n$} + +\begin{definition} + Линейное действительное пространство $X$ называется + \textit{линейным нормированным пространством (ЛНП)}, + если на нём определена функция $\|\cdot\|: X \ra \R$ + (норма), обладающая свойствами: + \begin{enumerate} + \item $(\forall \vec{x} \in X)\ \|\vec{x}\| \ge 0$, + причём $\|\vec{x}\| = 0 \lra \vec{x} = \vec{0}$ + + \item $(\forall \alpha \in \R(\Cm))(\forall \vec{x} + \in X)\ \ \|\alpha \vec{x}\| = |\alpha| \cdot \|\vec{x}\|$ + + \item $(\forall \vec{x}, \vec{y} \in X)\ \ \|\vec{x} + + \vec{y}\| \le \|\vec{x}\| + \|\vec{y}\|\ $ + \textit{(неравенство треугольника)} + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{lemma} + Любое евклидово пространство является линейным + нормированным пространством (ЛНП) с $\|\vec{x}\| = + \sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}}$. +\end{lemma} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item В обоих случаях следует из определения: + \begin{align*} + \vec{x} = \vec{0} \lra \trbr{\vec{x}, \vec{x}} = 0 \lra \|\vec{x}\| = 0 + \\ + \vec{x} \neq \vec{0} \lra \trbr{\vec{x}, \vec{x}} > 0 \lra \|\vec{x}\| > 0 + \end{align*} + + \item Для действительных: + \[ + \|\alpha\vec{x}\| = \sqrt{\trbr{\alpha\vec{x}, + \alpha\vec{x}}} = \sqrt{\alpha\trbr{\vec{x}, + \alpha\vec{x}}} = \sqrt{\alpha\trbr{\alpha\vec{x}, + \vec{x}}} = \sqrt{\alpha \cdot + \alpha\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} = + |\alpha|\sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} = |\alpha| + \cdot \|\vec{x}\| + \] + Докажем комплексный случай: + \[ + \|\alpha\vec{x}\| = \sqrt{\trbr{\alpha\vec{x}, + \alpha\vec{x}}} = \sqrt{\alpha\trbr{\vec{x}, + \alpha\vec{x}}} = \sqrt{\alpha\overline{\trbr{\alpha\vec{x}, + \vec{x}}}} = \sqrt{\alpha \cdot + \overline{\alpha}\overline{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}}} = + |\alpha|\sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} = |\alpha| \cdot + \|\vec{x}\| + \] + + \item Также докажем для действительных, используя неравенство + Коши-Буняковского-Шварца: + \begin{multline*} + \|\vec{x} + \vec{y}\|^2 = \trbr{\vec{x} + + \vec{y}, \vec{x} + \vec{y}} = + \trbr{\vec{x}, \vec{x} + \vec{y}} + \trbr{\vec{y}, + \vec{x} + \vec{y}} = + \\ + = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + \trbr{\vec{x}, \vec{y}} + + \trbr{\vec{y}, \vec{x}} + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} = + \\ + = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2 \trbr{\vec{x}, \vec{y}} + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} + \le \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2 |\trbr{\vec{x}, \vec{y}}| + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} \le + \\ + \le \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2 + \sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} \sqrt{\trbr{\vec{y}, \vec{y}}} + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} = + \left(\sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} + + \sqrt{\trbr{\vec{y}, \vec{y}}}\right)^2 + = \left(\|\vec{x}\| + \|\vec{y}\|\right)^2 + \end{multline*} + Пусть Вас здесь не смутит, что мы доказывали для квадрата нормы: + поскольку норма неотрицательна (доказано только что), + то все переходы верны и под корнем. + + Для комплексных: + \begin{multline*} + \|\vec{x} + \vec{y}\|^2 = \trbr{\vec{x} + + \vec{y}, \vec{x} + \vec{y}} = + \trbr{\vec{x}, \vec{x} + \vec{y}} + \trbr{\vec{y}, + \vec{x} + \vec{y}} = + \\ + = \overline{\trbr{\vec{x} + \vec{y}, + \vec{x}}} + \overline{\trbr{\vec{x} + \vec{y}, \vec{y}}} + = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + \overline{\trbr{\vec{y}, \vec{x}}} + + \overline{\trbr{\vec{x}, \vec{y}}} + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} = + \\ + = \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2\re(\trbr{\vec{x}, \vec{y}}) + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} + \le \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2 |\trbr{\vec{x}, \vec{y}}| + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} \le + \\ + \le \trbr{\vec{x}, \vec{x}} + 2 + \sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} \sqrt{\trbr{\vec{y}, \vec{y}}} + + \trbr{\vec{y}, \vec{y}} = + \left(\sqrt{\trbr{\vec{x}, \vec{x}}} + + \sqrt{\trbr{\vec{y}, \vec{y}}}\right)^2 + = \left(\|\vec{x}\| + \|\vec{y}\|\right)^2 + \end{multline*} + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{corollary} (Неравенство Минковского) + \[ + \sqrt{\suml_{i = 1}^n (x_i + y_i)^2} \le \sqrt{\suml_{i = 1}^n x_i^2} + \sqrt{\suml_{i = 1}^n y_i^2},\ \ x_i, y_i \in \R + \] +\end{corollary} + +\begin{lemma} + $\R^n$ - ЛНП с $\|\vec{x}\| = \sqrt{\suml_{i = 1}^n x_i^2}$. При этом в $\R^2$ и $\R^3$ норма совпадает с длиной вектора. +\end{lemma} + +\begin{note} + Для удобства, в $\R^n$ будем обозначать норму просто как $|\vec{x}|$. +\end{note} + +\begin{lemma} + $\Cm^n$ - ЛНП с $\|\vec{z}\| = \sqrt{\suml_{i = 1}^n |z_i|^2}$ +\end{lemma} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/21lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/21lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..0c2c8fbe --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/21lecture.tex @@ -0,0 +1,515 @@ +\begin{definition} + \textit{Метрическим} пространством $(X, \rho)$ называется множество + $X$ с определенной функцией $\rho(\cdot, \cdot): + X \times X \ra \R$ (метрика), + обладающей свойствами: + \begin{enumerate} + \item $(\forall x, y \in X)\ \ \rho(x, y) \ge 0$, + причём $\rho(x, y) = 0 \lra x = y$ + + \item $(\forall x, y \in X)\ \ \rho(x, y) = + \rho(y, x)$ + + \item $(\forall x, y, z \in X)\ \ \rho(x, y) + \le \rho(x, z) + \rho(z, y)\ $ \textit{(неравенство треугольника)} + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{lemma} + Любое линейное нормированное пространство является + метрическим пространством с метрикой, индуцированной + нормой по правилу: + \[ + \rho(x, y) := ||x - y|| + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Доказательство сводится к проверке свойств: + \begin{enumerate} + \item $(\forall x \in X)\ \ \|x\| \ge 0 + \Ra (\forall x, y \in X)\ + \rho(x, y) = \|x - y\| \ge 0$ + + \item + $ + (\forall x, y \in X)\ + \rho(y, x) = ||y - x|| = ||(-1) \cdot (x - y)|| + = |-1| \cdot ||x - y|| = ||x - y|| = \rho(x, y) + $ + + \item + $ + (\forall x, y, z \in X)\ + \rho(x, y) = ||x - y|| = ||(x - z) + (z - y)|| + \le ||x - z|| + ||z - y|| = \rho(x, z) + \rho(z, y) + $ + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{corollary} + $\R^n$ --- метрическое пространство с метрикой + \[ + \rho(\vec{x}, \vec{y}) = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n} + (x_i - y_i)^2} = \|\vec{x} - \vec{y}\| + \] + $\Cm^n$ также, но есть отличие: + \[ + \rho(\vec{x}, \vec{y}) = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n} + |x_i - y_i|^2} = \|\vec{x} - \vec{y}\| + \] +\end{corollary} + +\begin{proposition} + Любое множество является метрическим пространством +\end{proposition} + +\begin{proof} + Пусть $X$ - произвольное множество. + Тогда можно определить метрику как + \[ + \rho(x, y) = \System{ + &{1,\ x \neq y} + \\ + &{0,\ x = y} + } + \] +\end{proof} + +\begin{note} + Дальнейшие определения даны для метрического + пространства $X$. В качестве примера удобно + брать $X = \R^2$. +\end{note} + +\begin{definition} + \textit{Открытым шаром} с центром в точке + $x_0 \in X$ радиусом $\eps > 0$ + (или же $\eps$-окрестностью точки $x_0$) + называется множество + \[ + U_\eps(x_0) = \{x \in X \such \rho(x, x_0) < \eps\} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Точка $x_0$ называется \textit{внутренней точкой} + множества $A \subset X$, если она принадлежит + $A$ вместе с некоторой своей $\eps$-окрестностью: + \[ + (\exists \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \subset A + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Внутренностью} множества $A$ называется + множество всех внутренних точек множества $A$. + Обозначается как + \[ + \Int A,\ \mc{A} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Точка $x_0$ называется \textit{точкой прикосновения} + множества $A \subset X$, если любая $\eps$-окрестность + пересекается с $A$: + \[ + (\forall \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \cap A \neq \emptyset + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Множество всех точек прикосновения множества + $A \subset X$ называется его \textit{замыканием} и + обозначается как + \[ + \cl A,\ \bar{A} + \] +\end{definition} + +\begin{definition}~ + + \begin{itemize} + \item Множество $A \subset X$ называется + \textit{открытым}, если все его точки - внутренние, + то есть $A \subset \Int A$. + Естественно, $\emptyset$ - открытое множество. + + \item Множество $A \subset X$ называется + \textit{замкнутым}, если оно содержит все свои + точки прикосновения, то есть $A \supset \cl A$. + Естественно, $\emptyset$ - замкнутое множество + \end{itemize} +\end{definition} + +\begin{lemma} + Для любого $A \subset X$ верно, что + \[ + \Int A \subset A \subset \cl A + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Первое включение очевидно, потому что любая + внутренняя точка принадлежит $A$, так как из + определения: + $(\exists \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \subset A \Ra + x_0 \in A$ + + Второе включение следует из того, что если + $x_0 \in A$, то + \[ + (\forall \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \cap + A \supset \{x_0\} \neq \emptyset + \] + Значит, любая точка $A$ также лежит и в замыкании $A$. +\end{proof} + +\begin{corollary} \label{defEqualLemma} + Из определений и леммы выше сразу следует: + \begin{itemize} + \item $A$ - открытое множество $\lra \Int A = A$ + + \item $A$ - замкнутое множество $\lra \cl A = A$ + \end{itemize} + При этом не бывает открытых и замкнутых одновременно множеств +\end{corollary} + +\begin{lemma} \label{includeLemma} + $(\forall A_1, A_2)\ A_1 \subset A_2 \subset X$ верно, что + \begin{align*} + &\Int A_1 \subset \Int A_2 + \\ + &\cl A_1 \subset \cl A_2 + \end{align*} +\end{lemma} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item Вначале разберёмся с внутренностями + множеств. Пусть $x_0 \in \Int A_1$. Тогда + \[ + (\exists \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) + \subset A_1 \subset A_2 + \] + Значит, по определению $x_0 \in \Int A_2$ тоже. + + \item Теперь посмотрим на замыкание. + Пусть $x_0 \in \cl A_1$. Тогда + \[ + (\forall \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \cap + A_1 \neq \emptyset + \] + Мы знаем, что $A_1 \subset A_2$, значит: + \[ + (\forall \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \cap + A_2 \neq \emptyset + \] + Следовательно, $x_0 \in \cl A_2$. + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{lemma} (Открытость открытого шара) Любой открытый + шар является открытым множеством, то есть: + $(\forall x_0 \in X)(\forall \eps > 0)\ U_\eps(x_0)$ + --- открытое множество. +\end{lemma} + +\begin{idea} + Докажем по определению, то есть покажем, что любая точка + из открытого шара является внутренней точкой для него. +\end{idea} + +\begin{proof} + Рассмотрим $\forall x_1 \in U_\eps(x_0)$. Тогда + \[ + r := \rho(x_0, x_1) < \eps + \] + Рассмотрим шар с центром в точке $x_1$ и + радиусом $\eps - r$. Выберем + $\forall x_2 \in U_{\eps - r}(x_1)$. Тогда + \[ + \rho(x_1, x_2) < \eps - r + \] + Отсюда следует + \[ + \rho(x_0, x_2) \le \rho(x_0, x_1) + + \rho(x_1, x_2) < r + \eps - r = \eps + \] + То есть $U_{\eps - r}(x_1) + \subset U_\eps(x_0)$. Значит $x_1$ - внутренняя точка. + А раз мы выбирали $x_1$ как произвольную точку данного шара, + то и любая точка этого открытого шара есть его внутренняя точка. + Значит, по определению данный открытый шар является открытым множеством. +\end{proof} + +\begin{definition} + \textit{Замкнутым шаром} с центром в точке + $x_0 \in X$ и радиусом $\eps > 0$ называется + \[ + \bar{B}_\eps(x_0) := + \{x \in X \such \rho(x_0, x) \le \eps\} + \] +\end{definition} + +\begin{lemma} (Замкнутость замкнутого шара) Любой замкнутый + шар является замкнутым множеством, то есть: + $(\forall x_0 \in X)(\forall \eps > 0)\ \bar{B}_\eps(x_0)$ + --- замкнутое множество. +\end{lemma} + +\begin{idea} + Докажем по определению. Покажем, что любая точка + прикосновения лежит в замкнутом шаре. +\end{idea} + +\begin{proof} + Пусть $x$ - точка прикосновения для + $\bar{B}_\eps(x_0)$. Это означает, что + \[ + (\forall \eta > 0)\ \ U_\eta(x) \cap + \bar{B}_\eps(x_0) \neq \emptyset \Ra + \exists x_1 \in U_\eta(x) \cap \bar{B}_\eps(x_0) + \] + Оценим расстояние от $x_0$ до $x$: + \[ + \rho(x_0, x) \le \rho(x_0, x_1) + \rho(x_1, x) < + \eps + \eta + \] + То есть получили утверждение + \[ + (\forall \eta > 0)\ \rho(x_0, x) < \eps + \eta + \] + Из этого следует, что + \[ + \rho(x_0, x) \le \eps + \] + Следовательно, $x$ --- точка замкнутого шара. +\end{proof} + +\begin{theorem} + $(\forall A \subset X)$ + \begin{enumerate} + \item $\Int A$ --- открыто. То есть + внутренность любого множества открыта. + \item $\cl A$ --- замкнуто. То есть + замыкание любого множества замкнуто. + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{idea} + Построим доказательство исходя из определения. В первом + случае возьмем произвольную точку из внутренности $A$ и докажем, что + она внутренняя для внутренности $A$. Во втором случае - наоборот, + докажем, что любая точка прикосновения для замыкания $A$ + также лежит в этом замыкании. +\end{idea} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item Положим $G := \Int A$. Выберем $\forall x_0 + \in G$. Раз точка лежит в данном множестве, то + \[ + (\exists \eps > 0)\ \ U_\eps(x_0) \subset A + \] + По лемме \ref{includeLemma} из этого следует + \[ + \Int U_\eps(x_0) \subset \Int A + \] + Так как открытый шар является открытым + множеством, то $U_\eps(x_0) = \Int U_\eps(x_0)$, + тогда получаем вложение + \[ + U_\eps(x_0) \subset G + \] + То есть $x_0$ - внутренняя точка $G$ по определению. + Значит $G$ - открытое множество. + + \item Положим $K := \cl A$. Пусть $x_0$ --- точка + прикосновения множества $K$. Это означает + \[ + (\eps_0 = \frac{\eps}{2})\ \ + U_{\eps / 2}(x_0) \cap K \neq 0 + \] + Обозначим за $x_1 \in U_{\eps / 2}(x_0) \cap K$. Тогда + $x_1 \in K$, а так как $K$ --- замыкание $A$, то по + определению $x_1$ --- точка прикосновения множества $A$. + То есть + \[ + U_{\eps / 2}(x_1) \cap A \neq \emptyset + \] + Теперь выберем $(\eps_1 = \frac{\eps}{2}) \Ra + x_2 \in U_{\eps / 2}(x_1) \cap A$ и + оценим расстояние между ней и $x_0$: + \[ + \rho(x_0, x_2) \le \rho(x_0, x_1) + + \rho(x_1, x_2) < \frac{\eps}{2} + \frac{\eps}{2} + = \eps + \] + Следовательно мы построили: + \[ + (\forall \eps > 0)\ \ U_{\eps}(x_0) \cap A \supset + \{x_2\} \neq \emptyset + \] + Значит $x_0$ - точка прикосновения множества $A$ $\lra x_0 \in K$. + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{example} + Порой геометрическая интерпретация данной модели + обманывает, ибо, например, здесь шар с большим + радиусом может оказаться вложенным в шар с меньшим радиусом. + Рассмотрим метрическое пространство $X = (-1; 1)$: + \begin{align*} + &{U_{1}(0) = (-1; 1)} + \\ + &{U_{5/4}(0.5) = \left(-\frac{3}{4}; 1\right) + \Ra U_{5/4}(1/2) \subsetneq U_{1}(0)} + \end{align*} +\end{example} + +\begin{lemma} + $(\forall A \subset X)$ + \begin{itemize} + \item $X \bs \Int A = \cl(X \bs A)$ + + \item $X \bs \cl A = \Int(X \bs A)$ + \end{itemize} +\end{lemma} + +\begin{idea} + Совершаем равносильные переходы, рассматривая точки + из данных множеств и используя + отрицания определений внутренней точки и точки прикосновения. +\end{idea} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item Используем определение внутренности $A$. + Тогда $x \in X \bs \Int A \lra x$ не + лежит в $\Int A$, а значит для любого открытого + шара есть точка, не лежащая в $A$, то есть + \[ + x \in X \bs \Int A \lra + (\forall \eps > 0)\ U_\eps(x) \cap + (X \bs A) \neq \emptyset \lra x \in \cl(X \bs A) + \] + + \item Здесь по аналогии: + \[ + x \in X \bs \cl A \lra + (\exists \eps > 0)\ U_\eps(x) \cap A + = \emptyset \lra + (\exists \eps > 0)\ U_\eps(x) \subset (X + \bs A) \lra x \in \Int (X \bs A) + \] + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{theorem} \label{additionInverse} + $(\forall A \subset X)$ + \begin{itemize} + \item $A$ --- открыто $\lra X \bs A$ --- замкнуто + \item $A$ --- замкнуто $\lra X \bs A$ --- открыто + \end{itemize} +\end{theorem} + +\begin{idea} + Используем критерий (\ref{defEqualLemma}) замкнутого + и открытого множеств и только что доказанную лемму. +\end{idea} + +\begin{proof} + По следствию \ref{defEqualLemma} $\Ra A$ --- открыто $\lra + \Int A = A$. + + По последней лемме $\Ra X \bs A = X \bs \Int A + = \cl (X \bs A)$, то есть по этому же следствию \ref{defEqualLemma} + $X \bs A$ --- замкнуто. Второе утверждение доказывается аналогично. +\end{proof} + +\begin{definition} + Внутренняя точка дополнения множества $A \subset X$ + называется \textit{внешней точкой}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Точка $x$ называется \textit{граничной точкой} множества + $A \subset X$, если + \[ + (\forall \eps > 0) + \System{ + &U_\eps(x) \cap A \neq \emptyset \\ + &U_\eps(x) \cap (X \bs A) \neq \emptyset + } + \] + Множество всех граничных точек $A$ называется + \textit{границей} $A,\ \ \vdelta A$ +\end{definition} + +\begin{lemma} + $(\forall A \subset X)\ \ \vdelta A = \cl A \bs \Int A$ +\end{lemma} + +\begin{idea} + Действуем по определению, покажем, что первая строчка отвечает + за принадлежность замыканию, а вторая - за отрицание + принадлежности внутренности. +\end{idea} + +\begin{proof} + \[ + x \in \vdelta A \lra (\forall \eps > 0) + \System{ + &U_\eps(x) \cap A \neq \emptyset \lra x \in \cl(A)\\ + &U_\eps(x) \cap (X \bs A) \neq \emptyset \lra + (\forall \eps > 0)\ U_\eps(x) \not\subset A \lra x \notin \Int A + } + \] + Это значит, что + \[ + x \in \vdelta A \lra x \in \cl A \bs \Int A + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (Основное свойство совокупности открытых множеств) \label{mainProp} + Пусть $(X, \rho)$ - метрическое пространство. Тогда + \begin{enumerate} + \item $\emptyset,\ X$ --- открытые множества + + \item $(\forall G_1, G_2\ \text{- открытые})\ \ + G_1 \cap G_2 $ --- открытое + + \item $(\forall \{G_\alpha\}_{\alpha \in A}\ \text{- открытые}) + \ \bigcup\limits_{\alpha \in A} + G_\alpha$ - открытое, где $A$ --- некоторое множество + индексов + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item $\emptyset$ --- замкнутое и открытое множество. + Следовательно, по теореме \ref{additionInverse} + $\Ra X \bs \emptyset = X$ --- открытое множество. + + \item Рассмотрим $\forall x \in G_1 \cap G_2$. Из выбора следует + \begin{align*} + &(\exists \eps_1)\ \ U_{\eps_1}(x) \subset G_1 + \\ + &(\exists \eps_2)\ \ U_{\eps_2}(x) \subset G_2 + \end{align*} + Следовательно, $(\exists \eps_0 = \min(\eps_1, \eps_2))\ + U_{\eps_0}(x) \subset G_1 \cap G_2$. То есть $G_1 \cap G_2$ - открыто + + \item $x \in \bigcup\limits_{\alpha \in A} G_\alpha \Ra + (\exists \alpha_0 \in A)\ \ x \in G_{\alpha_0}$. Значит, + так как $G_{\alpha_0}$ --- открытое, то + \[ + (\exists \eps > 0)\ \ U_\eps(x) \subset G_{\alpha_0} + \subset \bigcup\limits_{\alpha \in A} G_{\alpha} + \] + То есть всё объединение открытое по определению + \end{enumerate} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/22lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/22lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..5a931632 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/22lecture.tex @@ -0,0 +1,615 @@ +\begin{definition} + Множество $X$ называется \textit{топологическим пространством}, + если в нём выделена совокупность подмножеств $\Tau$, + называемых \textit{открытыми}, которая удовлетворяет + свойствам из теоремы \ref{mainProp}. + + Множество $\Tau$ называется \textit{топологией} множества $X$. + + В таком случае любое множество из $\Tau$, + содержащее точку $x \in X$ называют + окрестностью точки $x$. +\end{definition} + +\begin{definition} Предел последовательности: + если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset X,\ x_0 \in X$ + \begin{enumerate} + \item Топологическое пространство + \[ + \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \lra + (\forall G \in \Tau, x_0 \in G)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n \in G + \] + \item Метрическое пространство: + \[ + \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \lra + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \rho(x_n, x_0) < \eps + \] + \item Линейное нормированное пространство + \[ + \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \lra + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \|x_n - x_0\| < \eps + \] + \item Линейное действительное пространство $\R^n$ + \[ + \liml_{n \to \infty} \vec{x}_n = \vec{x}_0 \lra + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ |\vec{x}_n - \vec{x}_0| < \eps + \] + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{example} + Если не накладывать на топологию никаких + дополнительных ограничений, то предел в топологическом + пространстве не + обязан даже быть единственным. Рассмотрим + $X = \{a, b\}$ с топологией $\Tau = + \{\emptyset, \{a\}, \{a, b\}\}$. Рассмотрим + последовательность + \[ + x_n = a,\ n \in \N + \] + Тогда понятно, что $\liml_{n \to \infty} x_n = + a,\ \liml_{n \to \infty} x_n = b$. +\end{example} + +\begin{anote} + Чтобы обеспечить единственность предела, + достаточно добавить свойство \textit{хаусдорфовости}: + \[ + (\forall x, y \in X)\ \exists G_x, G_y \in + \Tau \such (x \in G_x) \wedge (y \in G_y) + \wedge (G_x \cap G_y = \emptyset) + \] + То есть для каждой точки должно существовать + изолированное открытое множество. + Такое топологическое пространство называется + \textit{хаусдорфовым}. +\end{anote} + +\subsection{Топология пространства $\R^n$ и непрерывные отображения} + +\begin{theorem} (Основные свойства предела последовательности) + \begin{enumerate} + \item \underline{Единственность предела} + + В метрическом пространстве + последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ не может + иметь более одного предела + + \item \underline{Ограниченность сходящейся последовательности} + + Если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ --- сходящаяся последовательность + в метрическом пространстве, + то она ограничена, то есть существует открытый шар, содержащий + все точки последовательности: + \[ + (\exists x_0 \in X)(\exists R > 0)(\forall n \in \N)\ x_n \in U_R(x_0) + \] + + \item \underline{Отделимость от нуля} + + Если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset E$ --- + последовательность ЛНП, сходящаяся + к $x_0 \neq 0 \in E$, то она отделена от нуля. То есть + \[ + (\exists c > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ ||x_n|| > c + \] + + \item \underline{Предел и арифметические операции} + + Если последовательности $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$, + $\{y_n\}_{n = 1}^\infty \subset E$ (ЛНП) - сходящиеся к + $x_0, y_0 \in E$ соответственно, + $\{\alpha_n\}_{n = 1}^\infty \subset \R(\Cm)$ сходится к + $\alpha_0 \in \R(\Cm)$, то + \begin{enumerate} + \item $\liml_{n \to \infty} (x_n + y_n) = x_0 + y_0$ + + \item $\liml_{n \to \infty} (\alpha_n \cdot x_n) = + \alpha_0 \cdot x_0$ + \end{enumerate} + + \item \underline{Предел и скалярное произведение} + + Если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty, \{y_n\}_{n = 1}^\infty \subset E$ + --- последовательности в евклидовом пространстве $E$, + сходящиеся к $x_0, y_0$ соответственно, то + \[ + \liml_{n \to \infty} \trbr{x_n, y_n} = \trbr{x_0, y_0} + \] + + \item \underline{Предел и векторное произведение} + + Если последовательности + $\{\vec{x}_n\}_{n = 1}^\infty, + \{\vec{y}_n\}_{n = 1}^\infty \subset \R^3$ - + сходящиеся к $\vec{x}_0, \vec{y}_0$ соответственно, то + \[ + \liml_{n \to \infty} [\vec{x}_n, \vec{y}_n] = + [\vec{x}_0, \vec{y}_0] + \] + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{note} + Так как $\R^n$ является метрическим, линейным нормированным, + евклидовым пространством, то свойства $1-5$ справедливы для $\R^n$ +\end{note} + +\begin{idea} + В целом все доказательства аналогичны доказательствам + для последовательностей действительных чисел + \begin{enumerate} + \item От противного, показываем, что расстояние между + двумя предполагаемыми пределами меньше, чем мы предположили + \item Говорим, что все члены, начиная с какого-то лежат + в определенном множестве, а дальше пользуемся фактом, + что до этого есть только конечное число членов последовательности + \item Эпсилон берем половиной от предела и пользуемся неравенстом + треугольника + \item Берем правильные эпсилоны (во втором случае пользуемся + ограниченностью сходящейся последовательности) и складываем + их по неравенству треугольника + \item Аналогично 4 + неравенство Коши-Буняковского-Шварца + + определение нормы через корень скалярного произведения + \item Аналогично 4. + \end{enumerate} +\end{idea} + +\begin{proof}~ + \begin{enumerate} + \item От противного. Пусть $\liml_{n \to \infty} + x_n = x_0,\ \liml_{n \to \infty} x_n = y_0,\ + x_0 \neq y_0$. Из условия и свойств метрики сразу следует, + что $\rho(x_0, y_0) > 0$. Рассмотрим + $\eps := \frac{1}{2}\rho(x_0, y_0)$: + \begin{align*} + &(\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1) + \ \rho(x_n, x_0) < \eps + \\ + &(\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2)\ + \rho(x_n, y_0) < \eps + \end{align*} + Следовательно, если положить $N := \max(N_1, N_2)$, то + \[ + (\forall n > N)\ \rho(x_0, y_0) \le \rho(x_0, x_n) + \rho(x_n, y_0) < 2\eps = \rho(x_0, y_0) + \] + Противоречие. + + \item Положим $\eps := 1$. Обозначим за $x_0$ точку, + к которой сходится последовательность. Тогда из условия + \[ + (\exists N \in \N)(\forall n > N)\ + \rho(x_n, x_0) < 1 + \] + Обозначим за $R$ следующую величину: + \[ + R := \max(\rho(x_1, x_0), \rho(x_2, x_0), + \ldots, \rho(x_N, x_0)) + 1 + \] + Из определения следует, что + \[ + (\forall n \in \N)\ \rho(x_n, x_0) < R + \] + То есть все точки последовательности лежат + в открытом шаре радиуса $R$ и с центром в точке $x_0$ + + \item По определению + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \|x_n - x_0\| < \eps + \] + Положим $\eps := \frac{\|x_0\|}{2}$. По + неравенству треугольника имеем + \[ + \|x_0\| = \|x_0 - x_n + x_n\| \le + \|x_0 - x_n\| + \|x_n\| = + \|x_n - x_0\| + \|x_n\| < + \frac{\|x_0\|}{2} + \|x_n\| + \] + А уже отсюда + \[ + \|x_n\| > \frac{\|x_0\|}{2} + \] + + \item + \begin{enumerate} + \item Раз исходные последовательности сходятся, + то справедливы утверждения + \begin{align*} + &(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \ \|x_n - x_0\| < \frac{\eps}{2} + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \ \|y_n - y_0\| < \frac{\eps}{2} + \end{align*} + Ну и как обычно: $N := \max(N_1, N_2)$ и тогда + $\forall n > N$ оба неравенства верны одновременно. Отсюда + \[ + \|(x_n + y_n) - (x_0 + y_0)\| = + \|(x_n - x_0) + (y_n - y_0)\| \le + \|x_n - x_0\| + \|y_n - y_0\| < \eps + \] + + \item По уже доказанному свойству, + сходящаяся последовательность ограничена: + \[ + (\exists C > 0)(\forall n \in \N)\ \ \|x_n\| < C + \] + Из условия можем также заключить два утверждения: + \begin{align*} + &(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \ |\alpha_0| \cdot + \|x_n - x_0\| < \frac{\eps}{2} + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \ |\alpha_n - \alpha_0| + < \frac{\eps}{2C} + \end{align*} + Мы не стали переносить $|\alpha_0|$ в знаменатель, + так как это число может быть нулем. + В итоге имеем $N := \max(N_1, N_2)$ и $\forall n > N$: + \begin{multline*} + \|\alpha_n x_n - \alpha_0 x_0\| \le + \|\alpha_n x_n - \alpha_0 x_n\| + + \|\alpha_0 x_n - \alpha_0 x_0\| = + \\ + |\alpha_n - \alpha_0| \cdot \|x_n\| + + |\alpha_0| \cdot \|x_n - x_0\| < + \frac{\eps}{2C} \cdot C + \frac{\eps}{2} = \eps + \end{multline*} + \end{enumerate} + + \item Аналогично предыдущему пункту + \begin{align*} + &(\exists C > 0)(\forall n \in \N)\ \ \|x_n\| < C + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \ \|y_0\| \cdot + \|x_n - x_0\| < \frac{\eps}{2} + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \ \|y_n - y_0\| < \frac{\eps}{2C} + \end{align*} + Теперь $N := \max(N_1, N_2)$ и тогда $\forall n > N$, используя + неравенство Коши-Буняковского-Шварца (\ref{Cauchy–Schwarz}) и определение + нормы через корень скалярного произведения: + \begin{multline*} + |\trbr{x_n, y_n} - \trbr{x_0, y_0}| \le + |\trbr{x_n, y_n} - \trbr{x_n, y_0}| + + |\trbr{x_n, y_0} - \trbr{x_0, y_0}| = + \\ + = |\trbr{x_n, y_n - y_0}| + |\trbr{x_n - x_0, y_0}| + \le \|x_n\| \cdot \|y_n - y_0\| + + \|x_n - x_0\| \cdot \|y_0\| < + \\ + < C \cdot \frac{\eps}{2C} + \frac{\eps}{2} = \eps + \end{multline*} + + \item Снова аналогично пункту про скалярное произведение + \begin{align*} + &(\exists C > 0)(\forall n \in \N)\ \ |x_n| < C + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \ |y_0| \cdot |x_n - x_0| + < \frac{\eps}{2} + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \ |y_n - y_0| < \frac{\eps}{2C} + \end{align*} + Положим $N := \max(N_1, N_2)$ и рассмотрим $\forall n > N$, + тогда по неравенству треугольника для нормы: + \[ + |[x_n, y_n] - [x_0, y_0]| \le |[x_n, y_n] - + [x_n, y_0]| + |[x_n, y_0] - [x_0, y_0]| \le + |x_n| \cdot |y_n - y_0| + |y_0| \cdot |x_n - x_0| < \eps + \] + Предпоследний переход получен из тех соображений, что + \[ + |[a, b]| = |a| \cdot |b| \cdot \sin \angle(a, b) + \le |a| \cdot |b| + \] + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{lemma} (Критерий сходимости последовательности в $\R^n$) \label{limCoordinates} + Последовательность $\{\vec{x}_m = (x_m^{(1)}, + \ldots, x_m^{(n)})\}_{m = 1}^\infty$ сходится + к $\vec{x}_0 = (x_0^{(1)}, \ldots, x_0^{(n)})$ + тогда и только тогда, когда $\forall j \in + \{1, \ldots, n\}$ последовательность + $\{x_m^{(j)}\}_{m = 1}^\infty$ сходится к $x_0^{(j)}$. +\end{lemma} + +\begin{idea} + Доказательство несложно запомнить с помощью этого неравенства: + \[ + |x_m^{(j)} - x_0^{(j)}| \le + \underbrace{\sqrt{(x_m^{(1)} - x_0^{(1)})^2 + + \ldots + (x_m^{(n)} - x_0^{(n)})^2}}_{|\vec{x}_m - \vec{x}_0|} + \le \left(\max\limits_{j \in \{1, \ldots, n\}} + |x_m^{(j)} - x_0^{(j)}|\right) \cdot \sqrt{n} + \] +\end{idea} + +\begin{proof} + Докажем необходимость $(\Ra)$. По условию + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall m > N)\ \ |\vec{x}_m - \vec{x}_0| < \eps + \] + При этом + \[ + |\vec{x}_m - \vec{x}_0| = + \sqrt{(x_m^{(1)} - x_0^{(1)})^2 + + \ldots + (x_m^{(n)} - x_0^{(n)})^2} + \] + Отсюда + \[ + \forall j \in \{1, \ldots, n\}\ \ + |x_m^{(j)} - x_0^{(j)}| \le + \sqrt{(x_m^{(1)} - x_0^{(1)})^2 + + \ldots + (x_m^{(n)} - x_0^{(n)})^2} = + |\vec{x}_m - \vec{x}_0| < \eps + \] + + Теперь докажем достаточность. Из условия + \[ + (\forall j \in \range{n})(\eps_j := \frac{\eps}{\sqrt{n}}) + (\exists N_j \in \N)(\forall n > N_j)\ \ + |x_m^{(j)} - x_0^{(j)}| < \frac{\eps}{\sqrt{n}} + \] + Снова распишем метрику: + \[ + |\vec{x}_m - \vec{x}_0| = + \sqrt{(x_m^{(1)} - x_0^{(1)})^2 + \ldots + + (x_m^{(n)} - x_0^{(n)})^2} \le + \left(\max\limits_{j \in \{1, \ldots, n\}} + |x_m^{(j)} - x_0^{(j)}|\right) \cdot \sqrt{n} < + \frac{\eps}{\sqrt{n}} \cdot \sqrt{n} = \eps + \] + Это верно, так как всего под корнем $n$ слагаемых, то есть + корень общей суммы не превышает произведение корня максимального + элемента этой суммы на $\sqrt{n}$. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Больцано-Верейштрасса в $\R^n$) + Из каждой ограниченной последовательности в $\R^n$ + можно выделить сходящуюся подпоследовательность. +\end{theorem} + +\begin{idea} + Так как последовательность ограничена, то и все координаты + ограничены. Тогда будем выделять последовательно из координатных + последовательностей сходящиеся подпоследовательности + по привычной теореме Больцано-Вейерштрасса + (\ref{Bolzano–Weierstrass}). Важно выделять каждую + следующую подпоследовательность из предыдущей, чтобы + она сходилась по всем предыдущим координатам. +\end{idea} + +\begin{proof} + Пусть $\{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty$ - ограниченная + последовательность. Это означает, что + \[ + (\exists C > 0)(\forall m \in \N)\ \ + |\vec{x}_m| < C \Ra (\forall j \in \range{n})\ + |x_m^{(j)}| < C + \] + Рассмотрим $j = 1$. + Тогда последовательность $\{x_m^{(1)}\}_{m = 1}^\infty$ + - ограниченная, а значит, по теореме + Больцано-Вейерштрасса, существует + $\{x_{m_k}^{(1)}\}_{k = 1}^\infty$ - + сходящаяся подпоследовательность. Теперь из получившейся + подпоследовательности выделим сходящуюся подпоследовательность, + но уже по второй координате, то есть получится + $\{x_{m_{k_i}}^{(2)}\}_{i = 1}^\infty$: + \[ + \liml_{i \to \infty} x_{m_{k_i}}^{(2)} = x_0^{(2)} + \] + Тогда для каждой + координаты будем выделять подпоследовательность + из предыдущей подпоследовательности и получим $x_0 \in \R^n$ + с координатами: + \[ + (\forall j \in \range{n})\ + x_0^{(j)} = \liml_{k \to \infty} + x_{m_{k_{i_{\dots_{s}}}}}^{(j)} + \] + Применим доказанную выше лемму и получим, что наша + построенная последовательность + $\{\vec{x}_{m_{k_{i_{\dots_{s}}}}}\}_{s = 1}^\infty$ + сходится к $\vec{x}_0$ +\end{proof} + +\begin{definition} + \textit{Фундаментальной последовательностью в + метрическом пространстве} $(X, \rho)$ + называется такая последовательность + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset X$, что + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)(\forall p \in \N)\ \ + \rho(x_n, x_{n + p}) < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} (Критерий Коши в $\R^n$) + Последовательность + $\{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty \subset \R^n$ сходится + тогда и только тогда, когда + $\{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty$ фундаментальная +\end{theorem} + +\begin{idea} + Необходимость доказывается аналогично Коши для $\R$, то + есть выбираем правильный эпсилон и раскрываем по неравенству + треугольника. Достаточность доказываем покоординатно: + фундаментальность в $\R^n$ означает + фундаментальность для каждой координаты, тогда + по критерию Коши каждая координата сходится, + а значит, и последовательность в $\R^n$ тоже + сходится (по критерию выше). +\end{idea} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item Сходимость $\Ra$ Фундаментальность + (это верно в \textbf{любом} метрическом + пространстве) + + По условию + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists M \in \N)(\forall m > M) + \ \ \rho(x_m, x_0) < \frac{\eps}{2} + \] + Оценим $\rho(x_m, x_{m + p})$ для + $\forall p \in \N$ при уже зафиксированных + $\eps$ и $M$: + \[ + \rho(x_m, x_{m + p}) \le \rho(x_m, x_0) + + \rho(x_0, x_{m + p}) < \frac{\eps}{2} + + \frac{\eps}{2} = \eps + \] + + \item Фундаментальность $\Ra$ Сходимость + (эта часть верна \textbf{только для} $R^n$). + + По определению фундаментальности и метрики в $\R^n$: + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists M \in \N) + (\forall m > M)(p \in \N)\ \ + |\vec{x}_m - \vec{x}_{m + p}| < \eps + \] + Следовательно, для $\forall j \in \range{n}$ + верно неравенство $|x_m^{(j)} - x_{m + p}^{(j)}| < \eps$. + Воспользовавшись критерием Коши из $\R$ получим, что + \[ + (\forall j \in \range{n})\ \ + \exists \liml_{m \to \infty} x_m^{(j)} = x_0^{(j)} + \] + Отсюда по критерию сходимости в $\R^n$ (\ref{limCoordinates}) + уже получаем, что + \[ + \exists \liml_{m \to \infty} \vec{x}_m = \vec{x}_0 + \] + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{definition} + Метрическое пространство, в котором каждая + фундаментальная последовательность сходится, + называется \textit{полным метрическим пространством}. + + Полное линейное нормированное пространство + называется \textbf{банаховым}, в честь Стефана Банаха. + + Полное евклидово пространство называется + \textit{гильбертовым} (не конечномерное), в честь Гильберта. +\end{definition} + +\begin{proposition} Пусть $F \subset X$, $(X, \rho)$ --- + метрическое пространство. Тогда + \[ + x_0 \in \cl F \lra (\exists \{x_k\}_{n = 1}^\infty \subset + F)\ \liml_{k \to \infty} x_k = x_0 + \] +\end{proposition} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item Необходимость $(\Ra)$. + По определению точки прикосновения: + \[ + (\forall \eps > 0)\ U_\eps(x_0) \cap F \neq \emptyset + \] + Выберем поочереди $\eps := 1, \frac{1}{2}, \dots$ + и для каждого $\eps$ существует $x_k \in U_\eps(x_0) \cap F$, + раз это пересечение не пустое. Тогда + получившася последовательность: + \[ + (\exists \{x_k\}_{n = 1}^\infty \subset + F)(\forall k \in \N)\ 0 \le \rho(x_k, x_0) < \frac{1}{k} + \] + При этом при $k \to \infty$ правая и левая части стремятся + к 0. Значит, по теореме о милиционерах: + \[ + \liml_{k \to \infty} x_k = x_0 + \] + Вот мы и получили искомую последовательность + \item Достаточность $(\La)$ + + У нас есть из условия: + \[ + x_0 \in \cl F \lra (\exists \{x_k\}_{n = 1}^\infty \subset + F)\ \liml_{k \to \infty} x_k = x_0 + \] + Значит, из определения предела: + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall k > N)\ \rho(x_k, x_0) < \eps + \] + Значит, для любого открытого шара с центром в точке + $x_0$ есть точка, которая лежит в нём (и в $F$), тогда: + \[ + (\forall \eps > 0)\ U_\eps(x_0) \cap F \neq + \emptyset \Ra x_0 \in \cl F + \] + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Критерий замкнутости множества) + Множество $F$ в метрическом пространстве является + \textit{замкнутым} тогда и только тогда, когда + \[ + \left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset F, + \ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0\right)\ x_0 \in F + \] +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item Докажем необходимость $(\Ra)$. + + Рассмотрим произвольную последовательность, + сходящуюся к какой-то непонятной точке $x_0$: + \[ + \forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset F, + \ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 + \] + Из доказанного только что утверждения мы знаем: + \[ + (\exists \{x_k\}_{n = 1}^\infty \subset + F)\ \liml_{k \to \infty} x_k = x_0 \Ra x_0 \in \cl F + \] + Наша последовательность подходит под это условие, значит + эта самая непонятная точка $x_0 \in \cl F$. Мы знаем, что + $\cl F \subset F$ (из определения замкнутого множества). + Это значит, что $x_0 \in F$. Выходит, что + \[ + \left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset F, + \ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0\right)\ x_0 \in F + \] + \item Докажем достаточность $(\La)$. + + Рассмотрим произвольную точку $x \in \cl F$. Тогда + по вышедоказанному утверждению: + \[ + x_0 \in \cl F \Ra (\exists \{x_k\}_{n = 1}^\infty \subset + F)\ \liml_{k \to \infty} x_k = x_0 + \] + При этом из условия мы знаем, что + \[ + \left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset F, + \ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0\right)\ x_0 \in F + \] + Значит, $x_0 \in F$. Так как мы выбирали произвольную + точку из замыкания, то $\cl F \subset F$, то есть + само множество $F$ замкнуто по определению. + \end{itemize} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/23lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/23lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..714de398 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/23lecture.tex @@ -0,0 +1,313 @@ +\subsubsection*{Примеры метрических пространств} + +\begin{example}~ +\begin{itemize} + \item $R^n$ с \textbf{манхэттенской метрикой}: + \[ + \rho(\vec{a}, \vec{b}) = \suml_{j = 1}^n |a_i - b_i| + \] + + \item Связный взвешенный граф с положительными весами +\end{itemize} +\end{example} + +\begin{definition} Пусть $(X, \rho)$ --- + метрическое пространство. Множество $K \subset X$ называется + \textit{компактным множеством}, если из любого его + покрытия открытыми множествами можно + выделить конечное подпокрытие: + \[ + \left(\forall \{G_\alpha\}_{\alpha \in A},\ \ G_\alpha + \text{ - открыто},\ \bigcup_{\alpha \in A} G_\alpha + \supset K \right)(\exists \{\alpha_1, \ldots, \alpha_N\} + \subset A)\ \ \bigcup_{i = 1}^N G_{\alpha_i} \supset K + \] +\end{definition} + +\begin{example} (счётное покрытие) + \[ + \bigcup_{n = 1}^\infty \left(\frac{1}{n}; 1\right) + \supset (0; 1) + \] + В данном случае $(0; 1)$ не является компактным множеством, так + как не получится выделить конечное подпокрытие (всегда останется + непокрытая часть) +\end{example} + +\begin{theorem} + Любое компактное множество в метрическом пространстве замкнуто +\end{theorem} + +\begin{proof} + $K$ - замкнутое $\lra$ $X \bs K$ - открытое. Рассмотрим $\forall x \in X \bs K, y \in K$. Тогда сразу + \[ + \rho(y, x) > 0 + \] + Положим $r_y := \frac{1}{2}\rho(y, x)$. Понятно, что $U_{r_y}(y) \cap U_{r_y}(x) = \emptyset$. Также несложно заметить открытое покрытие: + \[ + \bigcup_{y \in K} U_{r_y} (y) \supset K + \] + При этом $K$ - компактное. Следовательно + \[ + \exists \{y_1, \ldots, y_N\} \subset K \such \bigcup_{i = 1}^N U_{r_{y_i}}(y_i) \supset K + \] + Рассмотрим пересечение следующего вида: + \[ + \bigcap_{i = 1}^N U_{r_{y_i}}(x) = U_{\min(r_{y_1}, \ldots, r_{y_N})}(x) + \] + Дополнительно $\forall i \in \range{N}$ выполнено + \begin{align*} + &{U_{\min(r_{y_1}, \ldots, r_{y_N})}(x) \subset U_{r_{y_i}}(x)} + \\ + &{U_{r_{y_i}}(x) \cap U_{r_{y_i}}(y) = \emptyset} + \end{align*} + Тогда + \[ + U_{\min(r_{y_1}, \ldots, r_{y_N})}(x) \cap \bigcup_{i = 1}^N U_{r_{y_i}}(y_i) = \emptyset + \] + Но при этом $K \subset \bigcup\limits_{i = 1}^N U_{r_{y_i}}(y_i)$. Значит + \[ + U_{\min(r_{y_1}, \ldots, r_{y_N})}(x) \cap K = \emptyset + \] + Отсюда заключаем, что + \[ + U_{\min(r_{y_1}, \ldots, r_{y_N})}(x) \subset X \bs K + \] + Итак, для $\forall x \in X \bs K$ мы нашли окрестность, которая находится в том же множестве $\Ra$ любая точка $X \bs K$ - внутренняя $\Ra$ $X \bs K$ - открытое множество $\lra$ $K$ - замкнутое множество. +\end{proof} + +\begin{theorem} + Каждое замкнутое подмножество компактного множества компактно. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $K$ - компактное множество, а $F \subset K$ - замкнутое. Тогда, рассмотрим произвольное покрытие $F$ открытыми множествами: + \[ + \bigcup\limits_{\alpha \in A} G_\alpha \supset F\ \ \ (G_\alpha \text{ - открытое}) + \] + Так как $F$ - замкнутое, то $X \bs F$ - открытое. А значит + \[ + \left(\bigcup\limits_{\alpha \in A} G_\alpha\right) \cup (X \bs F) \supset X \supset K + \] + получили открытое покрытие компактного множества $K$. По компактности получаем + \[ + \exists \{\alpha_1, \ldots, \alpha_N\} \subset A \such \left(\bigcup\limits_{i = 1}^N G_{\alpha_i}\right) \cup (X \bs F) \supset K \supset F + \] + Отсюда + \[ + F \subset \bigcup\limits_{i = 1}^N G_{\alpha_i} + \] +\end{proof} + +\begin{definition} + $n$-мерным кубом назовём декартово произведение отрезков, каждый из которых имеет длину $d$: + \[ + I = \prodl_{j = 1}^n [a^{(j)}; b^{(j)}] \such \forall j \in \range{n}\ \ b^{(j)} - a^{(j)} = d + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} + $n$-мерный куб компактен. +\end{theorem} + +\begin{proof} + От противного. Предположим, что существует покрытие такое, что из него нельзя выделить конечное подпокрытие куба: + \[ + \exists \bigcup\limits_{\alpha \in A} G_\alpha \supset I + \] + Мысленно поделим каждую сторону куба на 2 части. Получится $2^n$ меньших кубов. Хотя бы 1 из этих кубов нельзя покрыть конечным подпокрытием (в противном случае теорема оказалась бы верна). Обозначим такой подкуб за $I_1$. Рекурсивно продолжим выбирать кубики и получим цепочку включений: + \[ + I \supset I_1 \supset I_2 \supset I_3 \supset \ldots + \] + При этом куб $I_i$ будет обладать стороной + \[ + d_i = \frac{d}{2^i} + \] + А также + \[ + I_i = \prodl_{j = 1}^n [a_i^{(j)}; b_i^{(j)}] + \] + Отсюда имеем другую цепочку включений: + \[ + [a^{(j)}; b^{(j)}] \supset [a_1^{(j)}; b_1^{(j)}] \supset [a_2^{(j)}; b_2^{(j)}] \supset \ldots + \] + По принципу Кантора это нам даёт, что + \[ + \exists x_0^{(j)} \in \bigcap\limits_{i = 1}^\infty [a_i^{(j)}; b_i^{(j)}] + \] + Значит, $\vec{x}_0$ вообще попало в пересечение всех кубов: + \[ + \vec{x}_0 = (x_0^{(1)}, \ldots, x_0^{(n)}) \in \bigcap\limits_{i = 1}^\infty I_i \subset I + \] + Коль скоро изначальный куб $I$ был покрыт открытыми множествами, то + \begin{align*} + &{\exists \alpha_0 \in A \such G_{\alpha_0} \ni \vec{x}_0} + \\ + &{\exists r > 0 \such U_r(\vec{x}_0) \subset G_{\alpha_0}} + \end{align*} + Самые дальние точки куба $I_i$ удалены на расстояние $d_i \cdot \sqrt{n}$. Найдём такое $i \in \N$, что + \[ + d_i \cdot \sqrt{n} = \frac{d}{2^i} \cdot \sqrt{n} < r \Ra I_i \subset G_{\alpha_0} + \] + Оно точно найдётся, так как $2^i$ возрастает. Но в итоге это приводит к противоречию, так как мы покрыли куб конечным подпокрытием. +\end{proof} + +\begin{corollary} + При $n = 1$ получается утверждение, что из любого покрытия отрезка $[a; b]$ открытыми множествами можно выделить конечное подпокрытие. Это утверждение также известно как \textit{теорема Гейне-Бореля} +\end{corollary} + +\begin{theorem} (Критерий компактности в $\R^n$) + В пространстве $\R^n$ следующие утверждения эквивалентны: + \begin{enumerate} + \item $K$ - ограниченное замкнутое множество + + \item $K$ - компактное множество + + \item \(\forall \{\vec{x}_n\}_{n = 1}^\infty \subset K\ \ \exists \left(\{\vec{x}_{m_k}\}_{k = 1}^\infty,\ \liml_{k \to \infty} \vec{x}_{m_k} = \vec{x}_0 \in K \right)\) + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{note} + Утверждения 2 и 3 эквивалентны в любом метрическом пространстве, а вот эквивалентность с 1м - специфично для $\R^n$ +\end{note} + +\begin{proof}~ +\begin{itemize} + \item (1 $\Ra$ 2) $K$ ограничено. Следовательно + \[ + \exists I \text{ - куб} \such K \subset I + \] + $I$ - компактное множество. Отсюда сразу следует, что и $K$ как замкнутое подмножество тоже компактно. + + \item (2 $\Ra$ 3) От противного. Предположим, что + \[ + \exists \{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty \subset K \such \forall \{\vec{x}_{m_k}\}_{k = 1}^\infty,\ \liml_{k \to \infty} \vec{x}_{m_k} = \vec{x}_0 \notin K + \] + Отсюда следует утверждение + \[ + \forall \vec{x} \in K\ \exists U_{r_{\vec{x}}}(\vec{x}) \such U_{r_{\vec{x}}}(\vec{x}) \cap \{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty \subset \{\vec{x}\} + \] + То есть \(\bigcup\limits_{\vec{x} \in K} U_{r_{\vec{x}}}(\vec{x}) \supset K\) - открытое покрытие. В силу компактности $K$ + \[ + \exists \{\vec{x}^{(1)}, \ldots, \vec{x}^{(N)}\} \such \bigcup\limits_{i = 1}^N U_{r_{\vec{x}^{(i)}}}(\vec{x}^{(i)}) \supset K \supset \{\vec{x}_m\}_{m = 1}^\infty + \] + Но это означает, что в нашей последовательности не более $N$ точек, а это невозможно. + + \item (3 $\Ra$ 1) От противного. Предположим, что $K$ неограничено: + \[ + \forall m \in \N\ \exists \vec{x}_m \in K \such |\vec{x}_m| > m + \] + По третьему утверждению теоремы: + \[ + \exists \{\vec{x}_{m_k}\}_{k = 1}^\infty \such \liml_{k \to \infty} \vec{x}_{m_k} = \vec{\lambda}_0 + \] + Но в таком случае $\{\vec{x}_{m_k}\}_{k = 1}^\infty$ ограничена, что противоречит построению последовательности. Теперь докажем замкнутость $K$ (снова от противного). Предположим, что $K$ не замкнуто. Тогда + \[ + \exists \{\vec{x}_m\} \subset K \such \liml_{m \to \infty} \vec{x}_m = \vec{x}_0 \notin K + \] + Но по условию у любой последовательности есть подпоследовательность, которая сходится к точке в множестве $K$. Противоречие. +\end{itemize} +\end{proof} + +\begin{note} + Эквивалентность 1 и 2 утверждения называется теоремой Гейне-Бореля в $\R^n$ +\end{note} + +\begin{note} + Дальнейшие определения даны для функций $f: X \to Y$, где $X, Y$ - метрические пространства. +\end{note} + +\begin{definition} + $x_0$ называется \textit{изолированной точкой} множества $E \subset \trbr{X, \rho}$, если $x_0 \in E$ и $\exists U_r(x_0) \such U_r(x_0) \cap E = \{x_0\}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Точка прикосновения множества $E$, не являющаяся изолированной, называется \textit{предельной точкой} множества $E$. +\end{definition} + +\begin{definition} (Предел функции по Коши) + Пусть $x_0$ - предельная точка множества $D \subset X$ и $f: D \to Y$. + + $l \in Y$ называется \textit{пределом функции (отображения)} $f$ в $x_0$, если + \[ + \forall \eps > 0\ \exists \delta > 0 \such \forall x \in D, 0 < \rho_X(x, x_0) < \delta\ \ \rho_Y(f(x), l) < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{definition} (Предел функции по Гейне) + Пусть $x_0$ - предельная точка множества $D \subset X$ и $f: X \to Y$. + + $l \in Y$ называется \textit{пределом функции (отображения)} $f$ в $x_0$, если + \[ + \left(\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset D \bs \{x_0\},\ \liml_{n \to \infty} x_n = x_0\right)\ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = l + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} (Эквивалентность определений предела функции) + Определения предела по Коши и по Гейне эквивалентны. +\end{theorem} + +\begin{proof}~ +\begin{itemize} + \item (К $\Ra$ Г) Рассмотрим произвольную последовательность $\{x_n\} \subset D \bs \{x_0\}$, у которой $\exists \liml_{n \to \infty} x_n = x_0$. По определению это означает, что + \[ + \forall \delta > 0\ \exists N \in \N \such \forall n > N\ 0 < \rho_X(x_n, x_0) < \delta + \] + Отсюда следует, что $\rho_Y(f(x_n), l) < \eps$ для фиксированных $\eps, \delta > 0$ из предела по Коши. То есть + \[ + \liml_{n \to \infty} f(x_n) = l + \] + + \item (Г $\Ra$ К) От противного. Предположим, что условие Коши не выполнено: + \[ + \exists \eps_0 > 0 \such \forall \delta > 0\ \exists x \in D,\ 0 < \rho_X(x, x_0) < \delta\ \ \rho_Y(f(x), l) \ge \eps_0 + \] + Построим последовательность, рассмотрев $\delta := 1, \frac{1}{2}, \ldots, \frac{1}{n}, \ldots$: + \begin{align*} + &{\forall n \in \N\ \ \rho_X(x_n, x_0) < \frac{1}{n}} + \\ + &{\forall n \in \N\ \ \rho_Y(f(x_n), l) \ge \eps_0} + \end{align*} + По первому утверждению получается, что последовательность сходится к $x_0$ и при этом $x_n \neq x_0$. Но в таком случае по Гейне последовательность $f(x_n)$ тоже должна сходится, чего не происходит. Противоречие. +\end{itemize} +\end{proof} + +\subsection{Вектор-функции в $\R^n$} + +\begin{definition} + Вектор-функцией будем называть $\vec{a}(t): \R \to \R^n$, которую можно также записать как + \[ + \vec{a}(t) = (a_1(t), \ldots, a_n(t)) + \] +\end{definition} + +\begin{lemma} \label{vfeq} + Следующие утверждения эквивалентны: + \begin{enumerate} + \item \(\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0 = (a_{0, 1}, \ldots, a_{0, n})\) + + \item \(\liml_{t \to t_0} |\vec{a}(t) - \vec{a}_0| = 0\) + + \item \(\forall i \in \range{n}\ \liml_{t \to t_0} a_i(t) = a_{0, i}\) + \end{enumerate} +\end{lemma} + +\begin{proof}~ +\begin{enumerate} + \item (1 $\lra$ 2) Запишем определение Коши для первого утверждения: + \[ + \forall \eps > 0\ \exists \delta > 0 \such \forall t, 0 < |t - t_0| < \delta\ |\vec{a}(t) - \vec{a}_0| < \eps + \] + Эта запись в точности совпадает с определением предела из второго утверждения + + \item (1 $\lra$ 3) Запишем определение Гейне для первого утверждения: + \[ + \left(\forall \{t_k\}_{k = 1}^\infty \such t_k \neq t_0, \liml_{k \to \infty} t_k = t_0\right)\ \liml_{k \to \infty} \vec{a}(t_k) = \vec{a}_0 + \] + Пользуясь критерием сходимости в $\R^n$, заменим запись выше эквивалентной: + \[ + \forall i \in \range{n}\ \left(\forall \{t_k\}_{k = 1}^\infty \such t_k \neq t_0, \liml_{k \to \infty} t_k = t_0\right)\ \liml_{k \to \infty} a_i(t_k) = a_{0, i} + \] + Которая и является утверждением 3. +\end{enumerate} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/24lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/24lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..cfb7b877 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/24lecture.tex @@ -0,0 +1,330 @@ +\begin{theorem} (Свойства предела вектор-функций) + \begin{enumerate} + \item (Единственность предела) Если $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{l}_1$ и $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{l}_2$, то $\vec{l}_1 = \vec{l}_2$ + + \item (Ограниченность предела) Если существует предел $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t)$, то существует $C > 0$ такое, что + \[ + \exists r > 0 \such \forall t, 0 < |t - t_0| < r\ \ |\vec{a}(t)| < C + \] + + \item (Отделимость от нуля) Если предел $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0 \neq \vec{0}$, то + \[ + \exists r > 0 \such \forall t, 0 < |t - t_0| < r\ \ |\vec{a}(t)| > \frac{|\vec{a}_0|}{2} + \] + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Во всех случаях пользуемся леммой \ref{vfeq} и переписываем задачу покоординатно: в каждом случае она уже решена. +\begin{enumerate} + \item Из покоординатного равенства напрямую следует равенство $\vec{l}_1 = \vec{l}_2$ + + \item Для каждой $a_i(t)$ существует нужная окрестность, в которой она ограничена: + \begin{align*} + &{\exists r_1 > 0 \such \forall t, 0 < |t - t_0| < r_1\ \ |a_1(t)| < C_1} + \\ + \vdots + \\ + &{\exists r_n > 0 \such \forall t, 0 < |t - t_0| < r_n\ \ |a_n(t)| < C_n} + \end{align*} + По определению + \[ + |\vec{a}(t)| = \sqrt{|a_1(t)|^2 + \ldots + |a_n(t)|^2} < \sqrt{C_1^2 + \ldots + C_n^2} = C + \] + + \item Аналогично предыдущему пункту + \[ + |\vec{a}(t)| = \sqrt{|a_1(t)|^2 + \ldots + |a_n(t)|^2} > \sqrt{\left(\frac{|a_{0, 1}|}{2}\right)^2 + \ldots + \left(\frac{|a_{0, n}|}{2}\right)^2} = \frac{|\vec{a_0}|}{2} + \] +\end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Арифметические свойства предела вектор-функций) + \begin{enumerate} + \item Если $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0$ и $\liml_{t \to t_0} \vec{b}(t) = \vec{b}_0$, то + \[ + \liml_{t \to t_0} (\vec{a}(t) + \vec{b}(t)) = \vec{a}_0 + \vec{b}_0 + \] + + \item Если $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0$ и $\liml_{t \to t_0} \alpha(t) = \alpha_0$, то + \[ + \liml_{t \to t_0} \alpha(t) \cdot \vec{a}(t) = \alpha_0 \cdot \vec{a}_0 + \] + + \item (Предел скалярного произведения) Если $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0$, $\liml_{t \to t_0} \vec{b}(t) = \vec{b}_0$, то + \[ + \liml_{t \to t_0} (\vec{a}(t), \vec{b}(t)) = (\vec{a}_0, \vec{b}_0) + \] + + \item (Предел векторного произведения) Если $n = 3$, $\liml_{t \to t_0} \vec{a}(t) = \vec{a}_0$, $\liml_{t \to t_0} \vec{b}(t) = \vec{b}_0$, то + \[ + \liml_{t \to t_0} [\vec{a}(t), \vec{b}(t)] = [\vec{a}_0, \vec{b}_0] + \] + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Все свойства доказываются через определение Гейне и уже доказанные свойства предела последовательностей в $\R^n$ +\end{proof} + +\begin{definition} + Пусть $x_0 \in D$ - предельная точка множества $D \subset \trbr{X, \rho}$ и $f: D \to Y$. Тогда $f$ \textit{непрерывна} в точке $x_0$, если + \[ + \liml_{x \to x_0} f(x) = f(x_0) + \] +\end{definition} + +\begin{definition} (Топологическое определение непрерывности на множестве) + Функция $f: D \to Y,\ D \subset X$ называется \textit{непрерывной на множестве} $D$, если для любого открытого множества $G \subset Y$ его прообраз $f^{-1}(G) = \{x \in D \such f(x) \in G\}$ относительно открыт в $D$, то есть + \begin{align*} + &{\exists \widetilde{G} \subset X \text{ - открытое}} + \\ + &{f^{-1}(G) = D \cap \widetilde{G}} + \end{align*} +\end{definition} + +\begin{definition} (Поточечное определение непрерывности на множестве) + Функция $f: D \to Y, D \subset X$ называется \textit{непрерывной на множестве} $D$, если $\forall x_0 \in D$ такой, что $x_0$ - предельная точка $D$ верно + \[ + \liml_{x \to x_0} f(x) = f(x_0) + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} + Два определения непрерывности на множестве эквивалентны. +\end{theorem} + +\begin{proof}~ +\begin{itemize} + \item (1 $\Ra$ 2) Пусть $x_0 \in D$ и $x_0$ - предельная точка. При этом $f(x_0) \in Y$. Тогда + \[ + \forall \eps > 0\ \ U_\eps(f(x_0)) \text{ - открытое множество} + \] + Согласно топологическому определению непрерывности + \[ + f^{-1}(U_\eps(f(x_0))) = D \cap \widetilde{G},\ \widetilde{G} \text{ - тоже открытое} + \] + Значит \(x_0 \in f^{-1}(U_\eps(f(x_0))) \Ra x_0 \in \widetilde{G} \Ra \exists \delta > 0 \such U_\delta(x_0) \subset \widetilde{G}\). При этом + \[ + \forall x \in U_\delta(x_0) \cap D\ x \in \widetilde{G} \cap D = f^{-1}(U_\eps(f(x_0))) + \] + А это в итоге даёт, что \(f(x) \in U_\eps(f(x_0))\). Мы получили утверждение: + \[ + \forall \eps > 0\ \exists \delta > 0 \such \forall x \in U_\delta(x_0) \cap D\ \ f(x) \in U_\eps(f(x_0)) + \] + которое в точности является вторым определением непрерывности + + \item (2 $\Ra$ 1) Пусть $G$ - произвольное открытое множество в $Y$, $x \in f^{-1}(G)$. Если $x$ - изолированная точка множества $D$, то по определению это означает + \[ + \exists \delta_x > 0 \such U_{\delta_x}(x) \cap D = \{x\} + \] + Теперь пусть $x$ - предельная точка множества $D$. Тогда по определению $\liml_{y \to x} f(y) = f(x)$. То есть + \[ + \forall \eps > 0\ \exists \delta > 0 \such \forall y \in U_\delta(x) \cap D\ \ f(y) \in U_\eps(f(x)) + \] + Раз $f(x) \in G$, то + \[ + \exists \eps > 0 \such U_\eps(f(x)) \subset G + \] + Значит + \[ + \exists \delta_x > 0 \such \forall y \in U_{\delta_x}(x) \cap D\ \ f(y) \in G + \] + Положим $\widetilde{G} := \bigcup\limits_{x \in f^{-1}(G)} U_{\delta_x}(x)$. Хочется доказать, что $f^{-1}(G) = D \cap \widetilde{G}$. Включение $\subset$ очевидно: если точка попадает в прообраз, то она попадает в $D$. Для обратного включения рассмотрим $\forall y \in D \cap \widetilde{G}$. То есть $y$ попало в $D$ и в какую-то из окрестностей $x$, которые образуют $\widetilde{G}$: если это была окрестность изолированной точки, то $y = x \Ra y \in f^{-1}(G)$. Иначе он попал в окрестность предельной точки, то $f(y) \in G \lra y \in f^{-1}(G)$. +\end{itemize} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Непрерывный образ компактного множества) + Если $f: X \to Y$ непрерывна на компактном множестве $K \subset X$, то $f(K)$ компактно. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $\bigcup\limits_{\alpha in A} G_\alpha$ - открытое покрытие множества $f(K)$. Согласно топологическому определению непрерывности + \[ + \forall \alpha \in A\ \exists \widetilde{G}_\alpha \text{ - открытое в }X \such f^{-1}(G_\alpha) = K \cap \widetilde{G}_\alpha + \] + Если $x \in K$, то + \[ + \exists \alpha \in A \such f(x) \in G_\alpha \lra x \in f^{-1}(G_\alpha) \Ra x \in \widetilde{G}_\alpha + \] + Отсюда $\bigcup\limits_{\alpha \in A} \widetilde{G}_\alpha \supset K$ и при этом $K$ - компактное множество + \[ + \Ra \exists \{\alpha_1, \ldots, \alpha_N\} \subset A \such \bigcup\limits_{i = 1}^N \widetilde{G}_{\alpha_i} \supset K + \] + В итоге имеем, что $\forall y \in f(K)\ \exists x \in K \such f(x) = y$. Следовательно + \[ + \exists i \such x \in K \cap \widetilde{G}_{\alpha_i} = f^{-1}(G_{\alpha_i}) \Ra y \in G_{\alpha_i} + \] + То есть $f(K) \subset \bigcup\limits_{i = 1}^N G_{\alpha_i}$, мы выделили конечное открытое подпокрытие. Что и требовалось доказать. +\end{proof} + +\begin{corollary} (Теорема Вейерштрасса в $\R^n$) \label{WeierstrassRN} + Если $f: \R^n \to \R$ непрерывна на ограниченном замкнутом множестве $K \subset \R^n$, то она ограничена на $K$ и достигает своих верхней и нижней граней. +\end{corollary} + +\begin{proof} + По критерию компактности в $\R^n$ $K$ - компактное множество. По недавно доказанной теореме $f(K)$ - тоже компактно, при этом $f(K) \subset \R \Ra f(K)$ - ограниченное и замкнутое множество. + + Пусть $M := \sup\limits_{\vec{x} \in K} f(\vec{x})$. По определению точной верхней грани + \[ + \forall m \in \N\ \exists \vec{x}_m \in K \such M - \frac{1}{m} < f(\vec{x}_m) \le M + \] + Соберём как раз такую последовательность $\{\vec{x}_m\} \subset K$. Из эквивалентного определения компактности: + \[ + \exists \{\vec{x}_{m_k}\}_{k = 1}^\infty \such \liml_{k \to \infty} \vec{x}_{m_k} = \vec{x}_0 \in K + \] + По определению Гейне для непрерывности получаем, что + \[ + \liml_{k \to \infty} f(\vec{x}_{m_k}) = f(\vec{x}_0) = M + \] +\end{proof} + +\subsection{Геометрия кривой в $\R^n$} + +\begin{definition} + \textit{(Параметрически заданной) кривой} $\Gamma$ в + пространстве $\R^n$ называется множество точек + (\textit{годограф кривой}) + $ + \Gamma = \{\vec{r}(t): t \in [a, b]\} + $, + где $\vec{r}(t)$ --- непрерывная на $[a, b]$ + вектор-функция. +\end{definition} + +\begin{corollary} + Согласно критерию компактности (\ref{WeierstrassRN}) в $\R^n$, + кривая - это ограниченное замкнутое множество. +\end{corollary} + +\begin{definition} + \textit{Простой} кривой называется кривая без + самопересечений, то есть если верно утверждение + \[ + \vec{r}(t_1) = \vec{r}(t_2) \Ra \left((t_1 = t_2) + \vee (\{t_1, t_2\} = \{a, b\})\right) + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t) \such a \le t \le b\}$ + называется \textit{замкнутой}, если $\vec{r}(a) = \vec{r}(b)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Простая замкнутая кривая называется \textit{жордановой}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Пусть вектор-функция $\vec{r}(t)$ задана в некоторой + $U_\delta(t_0)$. Тогда + \textit{производной вектор-функции} в точке $t_0$ + называется предел (если он существует): + \[ + \vec{r'}(t_0) := \liml_{\Delta t \to 0} + \frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Вектор-функция $\vec{r}(t)$, определенная в некоторой + $U_\delta(t_0)$, называется \textit{дифференцируемой} + в $t_0$, если вектор $\dvec{r}(t_0) = + \vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)$ может быть + записан в виде + \[ + \dvec{r}(t_0) = \Delta t \vec{A} + \Delta t + \cdot \vec{\eps}(\Delta t) + \] + где $\vec{A} \in \R^n$ и $\liml_{\Delta t \to 0} + \vec{\eps}(\Delta t) = \vec{0}$ +\end{definition} + +\begin{note} + Величину $\Delta t \cdot \vec{\eps}(\Delta t)$ естественно называть \textit{о-маленьким от} $\Delta t$: + \[ + \Delta t \cdot \vec{\eps}(\Delta t) = \vec{o}(\Delta t), \Delta t \to 0 + \] + Сравнение функций можно определить аналогичным образом на вектор-функциях. +\end{note} + +\begin{note} + Далее принято соглашение, что + $\vec{r}(t) = (x_1(t), \ldots, x_n(t))$ +\end{note} + +\begin{lemma} + $\vec{r}(t)$ дифференцируема в точке $t_0$ + тогда и только тогда, когда все её координатные + функции $x_j(t)$ дифференцируемы в точке $t_0,\ + \forall j \in \range{n}$ +\end{lemma} + +\begin{proof} + \[ + \exists \vec{r'}(t_0) := \liml_{\Delta t \to 0} + \frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} + \lra \left(\forall j \in \range{n}\ \exists + \liml_{\Delta t \to 0} \frac{x_j(t_0 + \Delta t) - + x_j(t_0)}{\Delta t} = x'_j(t_0)\right) + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} + Чтобы взять производную от вектор-функции, нужно продифференцировать функцию каждой координаты, то есть + \[ + \vec{r}(t_0) = (x'_1(t_0), \ldots, x'_n(t_0)) + \] +\end{corollary} + +\begin{lemma} + Вектор-функция $\vec{r}(t)$, определенная + на некторой $U_\delta(t_0)$, является дифференцируемой + в $t_0$ тогда и только тогда, + когда существует производная $\vec{r'}(t_0)$. + При этом $\vec{A} = \vec{r'}(t_0)$ +\end{lemma} + +\begin{proof}~ +\begin{itemize} + \item $\Ra$ $\vec{r}(t)$ - дифференцируема. Значит + \[ + \frac{\dvec{r}(t_0)}{\Delta t} = \frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} = \vec{A} + \vec{\eps}(\Delta t) \xrightarrow[\Delta t \to 0]{} \vec{A} + \] + + \item $\La$ $\exists \vec{r'}(t_0)$. По определению производной + \[ + \vec{r'}(t_0) = \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} + \] + Это эквивалентно пределу $\liml_{\Delta t \to 0} \left(\frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} - \vec{r'}(t_0)\right) = 0$. То есть при $\Delta t \to 0$ + \[ + \frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t} - \vec{r'}(t_0) = \vec{\eps}(\Delta t) + \] + \[ + \frac{\Delta \vec{r}(t_0)}{\Delta t} = \vec{r'}(t_0) + \vec{\eps}(\Delta t) + \] + \[ + \Delta \vec{r}(t_0) = \Delta t\ \vec{r'}(t_0) + \Delta t\ \vec{\eps}(\Delta t) + \] +\end{itemize} +\end{proof} + +\begin{lemma} + Если $\vec{r}(t)$ дифференцируема в точке $t_0$, то она непрерывна в $t_0$ +\end{lemma} + +\begin{proof} + Раз функция дифференцируема, то приращение функции у точки $t_0$ записывается в виде + \[ + \dvec{r}(t_0) = \vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0) = \Delta t \cdot (\vec{A} + \vec{\eps}(\Delta t)) + \] + Отсюда + \[ + \liml_{\Delta t \to 0} \dvec{r}(t_0) = \liml_{\Delta t \to 0} \vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0) = 0 + \] + Применив равносильность имеем + \[ + \liml_{\Delta t \to 0} \vec{r}(t_0 + \Delta t) = \vec{r}(t_0) = \liml_{t \to t_0} \vec{r}(t) + \] + Что и требовалось доказать. +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/25lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/25lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..797f67d4 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/25lecture.tex @@ -0,0 +1,254 @@ +\begin{lemma} (Правила дифференцирования вектор-функций) + \begin{enumerate} + \item Если $\vec{a}(t), \vec{b}(t)$ дифференцируемы в $t_0$, то $(\vec{a} + \vec{b})(t)$ дифференцируема в $t_0$, причём + \[ + (\vec{a} + \vec{b})'(t_0) = \vec{a'}(t_0) + \vec{b'}(t_0) + \] + + \item Если $\vec{a}(t), \phi(t)$ дифференцируемы в $t_0$, то $\phi(t) \cdot \vec{a}(t)$ дифференцируема в $t_0$, причём + \[ + (\phi\vec{a})'(t_0) = \phi'(t_0)\vec{a}(t_0) + \phi(t_0)\vec{a'}(t_0) + \] + + \item Если $\vec{a}(t), \vec{b}(t)$ дифференцируемы в $t_0$, то $\trbr{\vec{a}, \vec{b}}(t)$ дифференцируемо в $t_0$, причём + \[ + (\trbr{\vec{a}, \vec{b}})'(t_0) = \trbr{\vec{a'}(t_0), \vec{b}(t_0)} + \trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b'}(t_0)} + \] + + \item Если $n = 3$ и $\vec{a}(t), \vec{b}(t)$ дифференцируемы в $t_0$, то $[\vec{a}(t), \vec{b}(t)]$ дифференцируемо в $t_0$, причём + \[ + ([\vec{a}, \vec{b}])'(t_0) = [\vec{a'}(t_0), \vec{b}(t_0)] + [\vec{a}(t_0), \vec{b'}(t_0)] + \] + \end{enumerate} +\end{lemma} + +\begin{proof} + Все пункты однотипны, поэтому докажем только третий: + \begin{multline*} + \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta (\trbr{\vec{a}, \vec{b}})(t_0)}{\Delta t} = \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\trbr{\vec{a}(t_0 + \Delta t), \vec{b}(t_0 + \Delta t)} - \trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b}(t_0)}}{\Delta t} = + \\ + \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\trbr{\vec{a}(t_0 + \Delta t), \vec{b}(t_0 + \Delta t)} - \trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b}(t_0 + \Delta t)}}{\Delta t} + \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b}(t_0 + \Delta t)} - \trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b}(t_0)}}{\Delta t} = + \\ + \trbr{\liml_{\Delta t \to 0} \frac{\vec{a}(t_0 + \Delta t) - \vec{a}(t_0)}{\Delta t}, \liml_{\Delta t \to 0} \vec{b}(t_0 + \Delta t)} + \trbr{\vec{a}(t_0), \liml_{\Delta t \to 0} \frac{\vec{b}(t_0 + \Delta t) - \vec{b}(t_0)}{\Delta t}} = + \\ + \trbr{\vec{a'}(t_0), \vec{b}(t_0)} + \trbr{\vec{a}(t_0), \vec{b'}(t_0)} + \end{multline*} +\end{proof} + +\begin{note}~ +\begin{enumerate} + \item Теорема о среднем (Лагранжа) не имеет места для вектор-функций (без дополнительных изменений): + \[ + \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0) = \vec{r'}(c)(t_1 - t_0),\ c \in (t_0, t_1) + \] + Контрпример: + \[ + \vec{r}(t) = (\cos t, \sin t),\ t \in [0; 2\pi] + \] + Положим $t_0 = 0, t_1 = 2\pi$. Тогда $\vec{r}(t_0) = \vec{r}(t_1)$. При этом + \[ + \vec{r'}(t) = (-\sin t, \cos t),\ |\vec{r'}(t)| = 1 + \] + Из постоянства модуля следует, что нет такой точки, при которой производная обратится в нуль. + + \item Правило Лопиталя для вектор-функций $\R \to \Cm$, вообще говоря, неверно. + \[ + \liml_{t \to t_0} \frac{f(t)}{g(t)} \not = \liml_{t \to t_0} \frac{f'(t)}{g'(t)},\ \ f, g: \R \to \Cm + \] + Контрпример: \(f(x) = x\), \(g(x) = x + x^2 \cdot e^{i / x^2}\). Рассмотрим предел отношения этих функций к нулю: + \[ + \liml_{x \to 0} \frac{f(x)}{g(x)} = \liml_{x \to 0} \frac{x}{x + x^2 e^{i / x^2}} = \liml_{x \to 0} \frac{1}{1 + xe^{i / x^2}} = 1 + \] + При этом $|e^{i / x^2}| = 1\ \forall x \in \R \bs \{0\}$. Посмотрим же теперь предел производных: + \[ + \liml_{x \to 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = \liml_{x \to 0} \frac{1}{1 + 2xe^{i / x^2} - \frac{2i}{x}e^{i / x^2}} + \] + Оценим модуль знаменателя: + \[ + \left|1 + 2xe^{i / x^2} - \frac{2i}{x}e^{i / x^2}\right| \ge 2\left|x - \frac{i}{x}\right| - 1 \ge \frac{2}{|x|} - 1 + \] + Следовательно + \[ + \liml_{x \to 0} \frac{f'(x)}{g'(x)} = \liml_{x \to 0} \frac{1}{1 + 2xe^{i / x^2} - \frac{2i}{x}e^{i / x^2}} = 0 \neq \liml_{x \to 0} \frac{f(x)}{g(x)} + \] +\end{enumerate} +\end{note} + +\begin{theorem} (Теорема Лагранжа для вектор-функций) + Если $\vec{r}(t)$ непрерывна на $[t_0; t_1]$, дифференцируема на $(t_0, t_1)$, то найдётся $c \in (t_0; t_1)$ такое, что + \[ + |\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)| \le |\vec{r'}(c)|(t_1 - t_0) + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим числовую функцию $\phi(t)$: + \[ + \phi(t) := \trbr{\vec{r}(t), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} + \] + В силу свойств пределов и правил дифференцирования, $\phi(t)$ является также непрерывной на $[t_0; t_1]$ и диффиренцируемой на $(t_0; t_1)$. А по теореме Лагранжа для вещественных функций + \[ + \exists c \in (t_0; t_1) \such \phi(t_1) - \phi(t_0) = \phi'(c)(t_1 - t_0) + \] + Распишем функцию $\phi$ в равенстве: + \[ + \trbr{\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} = \trbr{\vec{r'}(c), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} \cdot (t_1 - t_0) + \] + По неравенству Коши-Буняковского-Шварца получим: + \[ + \trbr{\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} = \trbr{\vec{r'}(c), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} \cdot (t_1 - t_0) \le |\vec{r'}(c)| \cdot |\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)| \cdot (t_1 - t_0) + \] + При этом в левой части равенства + \[ + \trbr{\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0), \vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)} = |\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)|^2 + \] + В итоге + \[ + |\vec{r}(t_1) - \vec{r}(t_0)| \le |\vec{r'}(c)|(t_1 - t_0) + \] +\end{proof} + +\begin{definition} + Производные высших порядков и дифференцируемость определяется по индукции: + \[ + \vec{a}^{(0)}(t) := \vec{a}(t) + \] + \[ + \vec{a}^{(n + 1)}(t) := \vec{a}^{(n)'}(t) + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} (Формула Тейлора с остаточным членом в форме Пеано для вектор-функций) + Если $\exists \vec{r}^{(m)}(t_0)$, то + \[ + \vec{r}(t) = \vec{r}(t_0) + \vec{r'}(t_0)(t - t_0) + \frac{\vec{r''}(t_0)}{2!}(t - t_0)^2 + \ldots + \frac{\vec{r}^{(m)}(t_0)}{m!}(t - t_0)^m + \vec{o}\left((t - t_0)^m\right),\ t \to t_0 + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Просто объединим формулы Тейлора для каждой компоненты в одну. +\end{proof} + +\begin{definition} + Кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ считается \textit{ориентированной} в направлении возрастания параметра $t$. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если $P := a = t_0 < t_1 < \ldots < t_m = b$ - разбиение отрезка $[a; b]$, то кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ \textit{разбита на кривые} $\Gamma_j = \{\vec{r}(t),\ t_{j - 1} \le t \le t_j\}, j \in \range{m}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Функция $f(x)$ называется \textit{непрерывно дифференцируемой} на $[a; b]$, если она дифференцируемая и $f'(x)$ непрерывна на этом отрезке. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если $\vec{r}(t)$ дифференцируема (непрерывно дифференцируема, $k$-раз дифференцируема), то кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ называется \textit{дифференцируемой (непрерывно дифференцируемой, $k$-раз дифференцируемой)} +\end{definition} + +\begin{definition} + Непрерывно дифференцируемая кривая такая, что $\vec{r'}(t) \neq \vec{0}$ ни в какой точке $t \in (a; b)$ называется \textit{гладкой}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Кривая \textit{кусочно гладкая}, если она составлена из гладких кривых +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Касательным вектором} к кривой $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ в точке $\vec{r}(t_0)$ называется предельное положение направляющего вектора секущей $\dvec{r}(t_0)$, если оно существует. + + Точнее, если $\vec{l}(\Delta t)$ - единичный направляющий вектор секущей: + \[ + \vec{l}(\Delta t) = \pm \frac{\dvec{r}(t_0)}{|\dvec{r}(t_0)|} + \] + тогда + \[ + \liml_{\Delta t \to 0} \vec{l}(\Delta t) = \pm \vec{\tau} + \] + где $\vec{\tau}$ - единичный вектор касательной. +\end{definition} + +\begin{definition} + Линейное пространство $\{t \cdot \vec{\tau},\ t \in \R\}$ называется \textit{касательным пространством}. +\end{definition} + +\begin{definition} + Прямая, заданная векторно-параметрическим уравнением + \[ + \vec{r}(t) = \vec{r}(t_0) + t\cdot \vec{\tau} + \] + называется \textit{касательной к кривой} $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ в точке $t_0 \in [a; b]$ +\end{definition} + +%% Нарисовать. Введение в матанализ 26, доступ по ссылке (пнуть меня). 1:22:36 + +\begin{lemma} + Пусть кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ дифференцируема и $\vec{r'}(t_0) \neq 0$. Тогда существует касательная к $\Gamma$ в точке $\vec{r}(t_0)$ с направляющим вектором $\vec{\tau} = \frac{\vec{r'}(t_0)}{|\vec{r'}(t_0)|}$ +\end{lemma} + +\begin{proof} + \[ + \vec{l}(\Delta t) = \frac{\dvec{r}(t_0)}{|\dvec{r}(t_0)|} = \pm \frac{\dvec{r}(t_0)}{\Delta t} \cdot \frac{1}{\left|\frac{\dvec{r}(t_0)}{\Delta t}\right|} \xrightarrow[\Delta t \to 0]{} \pm \frac{\vec{r'}(t_0)}{|\vec{r'}(t_0)|} + \] +\end{proof} + +\begin{definition} + Замена параметра $t = \phi(\wt{t}),\ \wt{t} \in [c; d]$ называется \textit{допустимой} для кривой $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ заданного класса, если кривая $\wt{\Gamma} = \{\vec{r}(\phi(\wt{t})),\ c \le \wt{t} \le d\}$ - кривая того же класса, а также $\phi([c; d]) = [a; b]$ + + Так из разбиения на координаты, будем считать допустимыми непрерывные строго монотонные функции $t = \phi(\wt{t})$ для кривых без дополнительных ограничений; добавляя (непрерывную) дифференцируемость для (непрерывно) дифференцируемых; $\phi' \neq 0$ для гладких; строгое возрастание для ориентированных. +\end{definition} + +\begin{definition} + Пусть $\vec{r}(t),\ a \le t \le b$ - вектор-функция, $P: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_m = b$ - разбиение $[a; b]$. + + \textit{Вариацией} вектор-функции $\vec{r}(t)$, соответствующей разбиению $P$, называется + \[ + V(P, \vec{r}) = \suml_{k = 1}^m |\vec{r}(t_k) - \vec{r}(t_{k - 1})| + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Вектор-функция $\vec{r}(t),\ a \le t \le b$, является \textit{функцией ограниченной вариации} на $[a; b]$, если множество $\{V(P, \vec{r}), P \text{ - всевозможные разбиения }[a; b]\}$ ограничено. Число $V(\vec{r}) = \sup\limits_{P} V(P, \vec{r})\left(=: V(\vec{r}, [a; b])\right)$ называется \textit{полной вариацией функции} $\vec{r}$ на $[a; b]$. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если кривая $\Gamma = \{\vec{r}(t),\ a \le t \le b\}$ задана с помощью функции ограниченной вариации $\vec{r}(t)$, то она называется \textit{спрямляемой}, а $V(\vec{r})$ называется \textit{длиной} $\Gamma$. +\end{definition} + +%%% Тоже хорошо бы рисунок сделать. Введение в матан 26, 1:55:30, пнуть меня для ссылки + +\begin{theorem} (Ограниченность функции ограниченной вариации) + Если $f: [a; b] \to \R$ - функция ограниченной вариации, то она ограничена +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим разбиение $P: a < x < b$. Тогда + \[ + V(P, f) = |f(a) - f(x)| + |f(x) - f(b)| \le V(f, [a; b]) + \] + Коль скоро $V(f, [a; b])$, $f(a)$ и $f(b)$ - определённые числа, то $f$ ограничено. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Арифметические операции с функциями ограниченной вариации) + Если $f, g: [a; b] \to \R$ - функции ограниченной вариации, то $f \pm g$ и $f \cdot g$ - тоже функции ограниченной вариации +\end{theorem} + +\begin{proof} + Вначале докажем для $f \pm g$. Рассмотрим произвольное разбиение $P$ и одно из слагаемых вариации $V(P, f \pm g)$: + \[ + |(f \pm g)(t_k) - (f \pm g)(t_{k - 1})| = |(f(t_k) - f(t_{k - 1})) \pm (g(t_k) - g(t_{k - 1}))| \le |f(t_k) - f(t_{k - 1})| + |g(t_k) - g(t_{k - 1})| + \] + Стало быть + \[ + V(P, f \pm g) \le V(P, f) + V(P, g) + \] + Так как неравенство верно для любого $P$, то $f \pm g$ - функция ограниченной вариации. + + Теперь докажем для $f \cdot g$. Рассмотрим вариацию этой функции для произвольного $P$: + \begin{multline*} + V(P, fg) = \suml_{k = 1}^m |fg(t_k) - fg(t_{k - 1})| \le + \\ + \suml_{k = 1}^m |f(t_k)g(t_k) - f(t_{k - 1})g(t_k)| + \suml_{k = 1}^m |f(t_{k - 1})g(t_k) - f(t_{k - 1})g(t_{k - 1})| \le + \\ + \sup\limits_{t \in [a; b]} |g(t)| \cdot V(P, f) + \sup\limits_{t \in [a; b]} |f(t)| V(P, g) + \end{multline*} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/26lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/26lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..f7e83e37 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/26lecture.tex @@ -0,0 +1,210 @@ +\begin{lemma} \label{6lemma} + $\vec{f} = (f_1, \ldots, f_n): [a; b] \to \R^n$ является функцией ограниченной вариации тогда и только тогда, когда $\forall j \in \range{n}$ функции $f_j$ являются функциями ограниченной вариации на $[a; b]$. При этом справедливо неравенство: + \[ + V(f_j) \le V(\vec{f}) \le \suml_{i = 1}^n V(f_i) + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Начнём с замечания, что при вычислении вариации $\forall j \in \range{n}$: + \[ + |f_j(t_k) - f_j(t_{k - 1})| \le |\vec{f}(t_k) - \vec{f}(t_{k - 1})| \le \suml_{i = 1}^n |f_i(t_k) - f_i(t_{k - 1})| + \] + Первое неравенство в цепочке следует из уже известного соотношения между модулем вектора и его координаты, а второе уже из того, чем является модуль вектора. Теперь просуммируем неравенства для всего разбиения $P: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_N = b$: + \[ + V(P, f_j) \le V(P, \vec{f}) \le \suml_{i = 1}^n V(P, f_i) + \] + + Если $\vec{f}$ - функция ограниченной вариации, то для любого разбиения $P$ верно неравенство: + \[ + \forall j \in \range{n}\ \ V(P, f_j) \le V(P, \vec{f}) \le V(\vec{f}) + \] + То есть $\forall j \in \range{n}\ f_j$ - функция ограниченной вариации. При этом + \[ + \forall j \in \range{n}\ \ V(f_j) \le V(\vec{f}) + \] + как раз таки из-за верности при любом $P$ + + Если же все $f_j$ являются функциями ограниченной вариации, то тогда для любого разбиения $P$ выполнено схожее неравенство: + \[ + \forall j \in \range{n}\ \ V(P, \vec{f}) \le \suml_{i = 1}^n V(\vec{P}, f_i) \le \suml_{i = 1}^n V(f_i) + \] + Значит и $\vec{f}$ является функцией ограниченной вариации и выполнено утверждение + \[ + V(\vec{f}) \le \suml_{i = 1}^n V(f_i) + \] +\end{proof} + +\begin{lemma} \label{7lemma} + $\vec{r}: [a; b] \to \R^n$ является функцией ограниченной вариации на $[a; b]$ тогда и только тогда, когда $\vec{r}$ является функцией ограниченной вариации на $[a; c]$ и $[c; b]$ для $\forall c \in (a; b)$. При этом верно равенство: + \[ + V(\vec{r}, [a; b]) = V(\vec{r}, [a; c]) + V(\vec{r}, [c; b]) + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Зафиксируем $\forall c \in (a; b)$. Возьмём произвольное разбиение $P: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_N = b$ и создадим из него 2 других разбиения: + \begin{align*} + &{P_1: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_m \le c} + \\ + &{P_2: c \le t_{m + 1} < t_{m + 2} < \ldots < t_N} + \end{align*} + Теперь имеет место следующее неравенство треугольника: + \[ + |\vec{r}(t_{m + 1}) - \vec{r}(t_m)| \le |\vec{r}(c) - \vec{r}(t_m)| + |\vec{r}(t_{m + 1}) - \vec{r}(c)| + \] + Так как эти 3 модуля - единственное, в чём отличается $V(P, \vec{r})$ от $V(P_1, \vec{r}) + V(P_2, \vec{r})$, то верно неравенство: + \[ + V(P, \vec{r}) \le V(P_1, \vec{r}) + V(P_2, \vec{r}) = V(\wt{P}, \vec{r}) + \] + где $\wt{P} = P \cup \{c\}$. А теперь обратимся к полной вариации $\vec{r}$ на $[a; b]$: + \[ + \forall \eps > 0\ \exists P \such V(\vec{r}, [a; b]) - \eps < V(P, \vec{r}) \le V(P_1, \vec{r}) + V(P_2, \vec{r}) = V(\wt{P}, \vec{r}) \le V(\vec{r}, [a; b]) + \] + Так как неравенство имеет место для произвольного $P$, то + \[ + \forall c \in (a; b)\ \forall \eps > 0\ \ V(\vec{r}, [a; b]) - \eps < V(\vec{r}, [a; c]) + V(\vec{r}, [c; b]) \le V(\vec{r}, [a; b]) + \] + Значит, имеет место равенство + \[ + V(\vec{r}, [a; c]) + V(\vec{r}, [c; b]) = V(\vec{r}, [a; b]) + \] + + Аналогично предыдущей лемме показывается, что если $\vec{r}$ имеет ограниченную вариацию на отрезках $[a; c]$ и $[c; b]$, то в силу неравенства + \[ + \forall P\ \ V(P, \vec{r}) \le V(P_1, \vec{r}) + V(P_2, \vec{r}) + \] + $\vec{r}$ будет функцией ограниченной вариации на всём $[a; b]$. Обратное утверждение имеет место из-за доказанного равенства вариаций. +\end{proof} + +\begin{note} + Любая монотонная функция автоматом является функцией ограниченной вариации: внутри суммы мы можем раскрыть все модули однозначно и получить просто разность значений на концах. +\end{note} + +\begin{definition} + Пусть $\vec{f}: [a; b] \to \R^n$ - функция ограниченной вариации. \textit{Функцией полной вариации} называется + \[ + v_{\vec{f}}(x) := V(\vec{f}, [a; x]) + \] +\end{definition} + +\begin{corollary} (из леммы \ref{7lemma}) + Функция полной вариации - неубывающая $\forall \vec{f}$ ограниченной вариации +\end{corollary} + +\begin{proof} + Пусть $a \le x < y \le b$. Тогда по доказанному утверждению + \[ + V(\vec{f}, [a; y]) = V(\vec{f}, [a; x]) + V(\vec{f}, [x; y]) + \] + При этом все слагаемые неотрицательные. Значит + \[ + V(\vec{f}, [a; y]) \ge V(\vec{f}, [a; x]) \lra v_{\vec{f}}(y) \ge v_{\vec{f}}(x) + \] +\end{proof} + +\begin{corollary} + $\vec{f}$ - функция ограниченно й вариации на $[a, b] \lra$ каждая из её координатных функций представима разностью двух неубывающих функций на $[a, b]$ +\end{corollary} + +\begin{proof} + Из леммы \ref{6lemma} достаточно доказать, что если $f: \R \to \R$ - функция ограниченной вариации, то $f$ представима в виде разницы двух неубывающих функций. + \begin{itemize} + \item $\Ra$ как было доказано ранее $v_f$ является неубывающей, тогда представим $f = v_f - (v_f - f)$, осталось показать, что $v_f - f$ является неубывающая, то есть + \begin{align*} + \forall t_1 < t_2 \in [a, b]\ v_f(t_2) - f(t_2) \ge v_f(t_1) - f(t_1) \lra v_f(t_2) - v_f(t_1) \ge f(t_2) - f(t_1) \lra \\ V(f, [t_1, t_2]) \ge f(t_2) - f(t_1) + \end{align*} + Последнее неравество верно, так как для разбиения $P: t_1 < t_2$ верно $V(f, [t_1, t_2]) \ge V(P, f) = |f(t_2) - f(t_1)| \ge f(t_2) - f(t_1)$ + \item $\La\ f = g - h$, где $g, h$ - неубывающие, тогда они имеют ограниченную вариацию, тогда их разность тоже имеет ограниченную вариацию + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Непрерывность функции полной вариации) + Пусть $\vec{f}: [a; b] \to \R^n$ - функция ограниченной вариации. Тогда $\vec{f}$ непрерывна справа (слева) в точке $y \in [a; b)$ ($y \in (a; b]$) тогда и только тогда, когда $v_{\vec{f}}$ непрерывна справа (слева) в той же точке. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Доказательство проведём для левой непрерывности + \begin{itemize} + \item $\Ra$ От противного. Пусть $v_{\vec{f}}$ не непрерывна слева в $y \in (a; b]$. При этом точно существует левый предел, так как $v_{\vec{f}}$ ограничена (ибо $\vec{f}$ - функция ограниченной вариации) и при этом $v_{\vec{f}}$ - неубывающая. Значит выполнено утверждение + \[ + \liml_{x \to y-} v_{\vec{f}}(x) \neq v_{\vec{f}}(y) = V(\vec{f}, [a; y]) = V(\vec{f}, [a; x]) + V(\vec{f}, [x; y]) + \] + То есть $V(\vec{r}, [x; y])$ не стремится к нулю при $x \to y-$. Это можно записать так: + \[ + \exists \delta > 0 \such \forall x \in [a; y)\ V(\vec{f}, [x; y]) > \delta + \] + Посмотрим на $x := a$. Так как $V(\vec{f}, [x; y]) := \sup\limits_{P} V(P, \vec{f})$ где $P$ - разбиения $[x; y]$, то: + \[ + \exists P \such V(P, \vec{f}) > \delta + \] + Распишем вариацию через сумму: + \[ + V(P, \vec{f}) = \suml_{i = 1}^{m - 1} |\vec{f}(t_i) - \vec{f}(t_{i - 1})| + |\vec{f}(y) - \vec{f}(t_{m - 1})| > \delta + \] + Эту сумму можно считать некоторой функцией $h(y)$, которая является непрерывной слева в точке $y$ (из-за $\vec{f}$). Теперь дополнительно зафиксируем $a < a_1 < y$ (мы это можем сделать из-за свойства $\delta$ по определению выше): + \[ + \exists a_1 \such a < a_1 < y,\ \ \suml_{i = 1}^{m - 1} |\vec{f}(t_i) - \vec{f}(t_{i - 1})| + |\vec{f}(a_1) - \vec{f}(t_{m - 1})| > \delta + \] + Эта же сумма соответствует разбиению $P_1: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_{m - 1} < a_1 = \wt{t}_m$. То есть + \[ + V(P_1, \vec{f}) > \delta \Ra V(\vec{f}, [a; a_1]) > \delta + \] + Теперь в качестве $x$ положим $a_1$ и повторим рассуждения рекурсивно. В итоге имеем: + \begin{align*} + &{\forall N \in \N\ \ a < a_1 < \ldots < a_N < y} + \\ + &{\forall i \in \range{N}\ \ V(\vec{f}, [a; a_i]) > \delta} + \end{align*} + Из этого для полной вариации $\vec{f}$ на $[a; b]$ заключаем (считая $a_0 := a$): + \[ + \forall N \in \N\ \ V(\vec{f}, [a; b]) \ge \suml_{i = 1}^N V(f, [a_{i - 1}; a_i]) > N\delta + \] + Значит $V(\vec{f}, [a; b])$ - бесконечность. Противоречие. + + \item $\La$ Теперь $v_{\vec{f}}$ непрерывна слева в $y$. Отсюда следует, что + \[ + \liml_{x \to y-} V(\vec{f}, [x; y]) = 0 + \] + При этом мы можем рассмотреть разбиение отрезка $[x; y]$, состоящее только из точек $x$ и $y$. Тогда + \[ + 0 \le |\vec{f}(x) - \vec{f}(y)| \le V(\vec{f}, [x; y]) + \] + В итоге имеем непрерывность $\vec{f}$ слева в точке $y$. + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{lemma} (Признак спрямляемости) + Если вектор-функция $\vec{r}$ дифференцируема на $[a; b]$ и её производная ограничена на $[a; b]$, то она является функцией ограниченной вариации на $[a; b]$, причём + \[ + V(\vec{r}, [a; b]) \le \sup\limits_{t \in [a; b]} |\vec{r'}(t)| \cdot (b - a) + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Рассмотрим произвольное разбиение $P: a = t_0 < t_1 < \ldots < t_m = b$. Распишем вариацию на данном разбиении: + \begin{multline*} + V(P, \vec{r}) = \suml_{j = 1}^m |\vec{r}(t_j) - \vec{r}(t_{j - 1})| \le \suml_{j = 1}^m |\vec{r'}(c_j)|(t_j - t_{j - 1}) \le \sup\limits_{t \in [a; b]} |\vec{r'}(t)| \suml_{j = 1}^m (t_j - t_{j - 1}) = + \\ + \sup\limits_{t \in [a; b]} |\vec{r'}(t)| \cdot (b - a) + \end{multline*} +\end{proof} + +\begin{example} (неспрямляемой кривой) (непрерывной функции, не являющейся функцией ограниченной вариации) + \[ + \vec{r}(t) = (t, f(t)) + \] + где $f(t)$ определена следующим образом: + \[ + f(t) = \System { + &{t\cos \frac{\pi}{t},\ 0 < t \le 1} + \\ + &{0,\ t = 0} + } + \] + Понятно, что спрямляемость $\vec{r}(t)$ будет определяться $f(t)$. Рассмотрим разбиение $P: 0 = t_0 < t_1 < \ldots < t_m = 1$, при этом $t_k = \frac{1}{m + 1 - k}, k \in \{0, \ldots, m\}$: + \[ + V(P, f) = \left|\frac{1}{m} \cos \pi m\right| + \suml_{k = 2}^m \left|\frac{1}{k}\cos \pi k - \frac{1}{k - 1} \cos \pi (k - 1)\right| = 1 + 2\suml_{k = 2}^m \frac{1}{k} + \] + Уже доказывалось, что ряд $a_m = \suml_{k = 1}^m \frac{1}{k}$ расходится, то есть $V(P, f) \xrightarrow[m \to \infty]{} +\infty \Ra$ функция имеет неограниченную вариацию. +\end{example} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/27lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/27lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..3731b36d --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/27lecture.tex @@ -0,0 +1,240 @@ +\begin{theorem} + Пусть $\Gamma = \{\vec{r}(t), a \le t \le b\}$ - гладкая кривая.\\ + Тогда \(s(t) = V(\vec{r}, [a; t])\) - возрастающая функция, которая дифференцируема на $(a; b)$, имеет конечные производные слева в $b$, справа в $a$ и \(s'(t) = |\vec{r'}(t)|,\ t \in (a; b)\) +\end{theorem} + +\begin{proof} + $\vec{r}(t)$ удовлетворяет условиям признака спрямляемости на $[a; b]$. Применим доказанную оценку для отрезка $[t_0; t_0 + \Delta t],\ \Delta t > 0$: + \[ + |\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)| \le V(\vec{r}, [t_0; t_0 + \Delta t]) \le \max\limits_{t \in [t_0; t_0 + \Delta t]} |\vec{r'}(t)| \cdot \Delta t + \] + Максимум вместо супремума уместен в силу гладкости кривой. При этом среднее число в неравенстве можно записать как + \[ + V(\vec{r}, [t_0; t_0 + \Delta t]) = V(\vec{r}, [a; t_0 + \Delta t]) - V(\vec{r}, [a; t_0]) = s(t_0 + \Delta t) - s(t_0) + \] + Поделим неравенство на $\Delta t$ и получим + \[ + \left|\frac{\vec{r}(t_0 + \Delta t) - \vec{r}(t_0)}{\Delta t}\right| \le \frac{s(t_0 + \Delta t) - s(t_0)}{\Delta t} \le \max\limits_{t \in [t_0; t_0 + \Delta t]} |\vec{r'}(t)| + \] + Остаётся заметить, что левая и правая части стремятся к $|\vec{r'}(t_0)|$ при $\Delta t \to 0+$. Стало быть + \[ + s'_+(t_0) = \liml_{\Delta t \to 0+} \frac{s(t_0 + \Delta t) - s(t_0)}{\Delta t} = |\vec{r'}(t_0)| > 0 + \] + Аналогично доказывается для $\Delta t < 0$. Из этого следуют все свойства $s(t)$, описанные в теореме. +\end{proof} + +\begin{corollary} + В силу строго возрастания $s(t)$, определена также обратная к ней функция $s^{-1}(\tau): [0; V(\vec{r})] \to [a; b]$. Она является допустимой заменой параметра для гладкой кривой. +\end{corollary} + +\begin{definition} + Полученная величина $s(t)$ называется \textit{натуральным параметром кривой} $\Gamma$. + + При этом кривая $\Gamma = \{\vec{r}(s), 0 \le s \le L\}$ - натуральная параметризация $\Gamma$. +\end{definition} + +\begin{lemma} + Пусть $\Gamma = \{\vec{r}(t), a \le t \le b\}$ - гладкая кривая. Тогда $\vec{r}(t)$ является натуральной параметризацией тогда и только тогда, когда + \[ + \forall t \in [a; b]\ \ |\vec{r'}(t)| = 1 + \] +\end{lemma} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item $\Ra$ Если $\vec{r}(t)$ - натуральная параметризация, то $t = s$, $s'(t) = 1 = |\vec{r'}(t)|$. + + \item $\La$ Теперь выполнено, что $\forall t \in [a; b]\ \ |\vec{r'}(t)| = 1$. Тогда отсюда $\forall t \in [a; b]\ \ s'(t) = 1$. При этом $s(0) = 0$. Значит, для любого $t \in (a; b]$ имеем + \[ + s(t) - s(0) = s'(\xi) \cdot (t - 0) \Ra s(t) = t + \] + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{lemma} + Пусть $\vec{f}(t),\ t \in [a; b]$ - непрерывно дифференцируемая вектор-функция такая, что $|\vec{f}(t)| = const$. Тогда + \[ + \forall t \in (a; b] \ \ \trbr{\vec{f'}(t), \vec{f}(t)} = 0 + \] +\end{lemma} + +\begin{proof} + Известно равенство: + \[ + |\vec{f}(t)|^2 = \trbr{\vec{f}(t), \vec{f}(t)} = const + \] + Продифференцируем его с обеих сторон. Получится следующее выражение: + \[ + \trbr{\vec{f'}(t), \vec{f}(t)} + \trbr{\vec{f}(t), \vec{f'}(t)} = 2\trbr{\vec{f'}(t), \vec{f}(t)} = 0 + \] + Из него уже очевидно следует утверждение теоремы. +\end{proof} + +\begin{note} + Последующая теория построена для пространства $\R^3$. +\end{note} + +\begin{theorem} (Второе приближение кривой в $\R^3$) + Пусть $\Gamma = \{\vec{r}(s), 0 \le s < L\}$ - гладкая кривая в натуральной параметризации, и существует ненулевая вторая производная в точке $s_0$, тогда верно + \[ + \vec{r}(s) = \vec{\rho}(s) + \vec{o}\left((s - s_0)^2)\right),\ s \to s_0 + \] + где $\vec{\rho}(s)$ - окружность с центром в точке $\vec{r}(s_0) + \frac{1}{k}\vec{\nu}$ и при этом + \begin{align*} + &{k = \left|\frac{d^2 \vec{r}}{ds^2}(s_0)\right|} + \\ + &{\vec{\nu} = \frac{1}{k} \cdot \frac{d^2 \vec{r}}{ds^2}(s_0)} + \end{align*} + Радиус этой окружности $R = \frac{1}{k}$, а сама она находится в плоскости $\Pi = \{\vec{r}(s_0) + \alpha \vec{\tau} + \beta \vec{\nu},\ \alpha, \beta \in \R\}$, где $\vec{\tau} = \frac{d\vec{r}}{ds}(s_0)$ +\end{theorem} + +\begin{definition} + Определённые выше величины имеют свои названия. Так, в точке $\vec{r}(s_0)$ мы знаем, что + \begin{itemize} + \item $\vec{\tau}$ - единичный вектор касательной + + \item $\vec{\nu}$ - единичный вектор главной нормали + + \item $k$ - кривизна кривой $\Gamma$ + + \item $R$ - радиус кривизны + + \item $\vec{\rho}$ - вектор-функция соприкасающейся окружности + + \item $\Pi$ - соприкасающаяся плоскость + \end{itemize} +\end{definition} + +\begin{proof} + Начнём с небольших фактов: + \begin{itemize} + \item $|\vec{\tau}| = 1$, так как по условию кривая в натуральной параметризации. + + \item $\trbr{\vec{\nu}, \vec{\tau}} = 0$, по уже доказанной лемме. Значит, они действительно образуют базис для плоскости $\Pi$. + \end{itemize} + Воспользуемся формулой Тейлора для $\vec{r}$: + \[ + \vec{r}(s) = \vec{r}(s_0) + \frac{d\vec{r}}{ds}(s_0)(s - s_0) + \frac{1}{2}\frac{d^2\vec{r}}{ds^2}(s_0)(s - s_0)^2 + \vec{o}\left((s - s_0)^2\right),\ s \to s_0 + \] + Попытаемся доказать, что расстояние между выбранной точкой и центром окружности "примерно постоянно". Для этого посмотрим на это расстояние: + \begin{multline*} + \vec{r}(s) - \left(\vec{r}(s_0) + \frac{1}{k}\vec{\nu}\right) = \frac{d\vec{r}}{ds}(s_0)(s - s_0) + \frac{1}{2} \frac{d^2 \vec{r}}{ds^2}(s_0)(s - s_0)^2 - \frac{1}{k^2}\frac{d^2\vec{r}}{ds^2}(s_0) + \vec{o}\left((s - s_0)^2\right) = + \\ + (s - s_0)\vec{\tau} + \left(\frac{1}{2}k(s - s_0)^2 - \frac{1}{k}\right)\vec{\nu} + \vec{o}\left((s - s_0)^2\right),\ s \to s_0 + \end{multline*} + Теперь взглянем на длину этого вектора. Для этого возьмём правый ортонормированный базис, два вектора из которых - это $\vec{\tau}$ и $\vec{\nu}$, а третий - их векторное произведение: + \begin{multline*} + \left|\vec{r}(s) - \vec{r}(s_0) - \frac{1}{k}\vec{\nu}\right| = + \\ + \sqrt{\left(s - s_0 + o_1\left((s - s_0)^2\right)\right)^2 + \left(\frac{1}{2}k(s - s_0)^2 - \frac{1}{k} + o_2\left((s - s_0)^2\right)\right)^2 + \left(o_3\left((s - s_0)^2\right)\right)^2} = + \\ + \sqrt{\frac{1}{k^2} + o\left((s - s_0)^2\right)},\ s \to s_0 + \end{multline*} + Как записать вектор-функцию окружности в $\R^3$? Например так: + \[ + \vec{r}_{\text{окр}}(\phi) = \vec{r}_0 + (\vec{i} \cdot (-R\cos \phi) + \vec{j} \cdot R \sin \phi) + \] + Тогда в нашем случае уравнение окружности имеет вид ($\vec{i} := \vec{\nu},\ \vec{j} := \vec{\tau}$): + \[ + \vec{r}_\text{окр}(\phi) = \vec{r}(s_0) + \frac{1}{k}\vec{\nu} - \vec{\nu} \cdot R\cos \phi + \vec{\tau} \cdot R \sin \phi + \] + Для окружности несложно догадаться о натуральном параметре: + \[ + \phi = \frac{s - s_0}{R} + \] + Подставим его в функцию и получим вектор-функцию окружности в натуральной параметризации: + \begin{multline*} + \vec{\rho}(s) = \vec{r}(s_0) + \vec{\tau}R \sin \frac{s - s_0}{R} + \vec{\nu}R\left(1 - \cos \frac{s - s_0}{R}\right) = + \\ + \vec{r}(s_0) + \vec{\tau}R \left(\frac{s - s_0}{R} + o\left((s - s_0)^2\right)\right) + \vec{\nu}R \left(1 - \left(1 - \frac{1}{2}\left(\frac{s - s_0}{R}\right)^2 + o\left((s - s_0)^2\right)\right)\right) = + \\ + \vec{r}(s_0) + (s - s_0)\vec{\tau} + \frac{1}{2R}(s - s_0)^2\vec{\nu} + \vec{o}\left((s - s_0)^2\right),\ s \to s_0 + \end{multline*} + Если сравнить данное выражение с формулой Тейлора для $\vec{r}(s)$, то получится нужное утверждение: + \[ + \vec{r}(s) = \vec{\rho}(s) + o\left((s - s_0)^2\right),\ s \to s_0 + \] +\end{proof} + +\begin{theorem} (О вычислении кривизны) + Если $\Gamma = \{\vec{r}(t), a \le t \le b\}$ - дважды дифференцируемая гладкая кривая, то кривизна в точке $\vec{r}(t)$ может быть подсчитана по формуле: + \[ + k = \frac{\left|\left[\vec{r'}(t), \vec{r''}(t)\right]\right|}{\left|\vec{r'}(t)\right|^3} + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + По правилу дифференцирования сложной функции вектор $\tau$ можно расписать так: + \[ + \vec{\tau} = \frac{d\vec{r}}{ds} = \frac{\vec{r'}(t)}{\frac{ds}{dt}} = \frac{\vec{r'}(t)}{|\vec{r'}(t)|} + \] + Что такое кривизна $k$? Она выражается как + \[ + k = \left|\frac{d\vec{\tau}}{ds}\right| = \left|\left[\frac{d\vec{\tau}}{ds}, \vec{\tau}\right]\right| = \left|\left[\frac{d\vec{\tau}}{ds}, \frac{d\vec{r}}{ds}\right]\right| = \frac{1}{|\vec{r'}(t)|^2} \cdot \left|\left[\vec{\tau'}(t), \vec{r'}(t)\right]\right| + \] + Отдельно распишем $\vec{\tau'}(t)$: + \[ + \vec{\tau'}(t) = \frac{\vec{r''}(t)}{\left|\vec{r'}(t)\right|} - \frac{1}{\left|\vec{r'}(t)\right|^2} \cdot \frac{d}{dt}\left(\left|\vec{r'}(t)\right|\right) \cdot \vec{r'}(t) + \] + Если подставить $\vec{\tau'}$ в выражение кривизны, то при раскрытии по линейности второе слагаемое не внесёт вклада. Стало быть + \[ + k = \frac{1}{\left|\vec{r'}(t)\right|^2} \cdot \left|\left[\frac{\vec{r''}(t)}{\left|\vec{r'}(t)\right|}, \vec{r'}(t)\right]\right| = \frac{\left|\left[\vec{r''}(t), \vec{r'}(t)\right]\right|}{\left|\vec{r'}(t)\right|^3} + \] +\end{proof} + +\begin{corollary}~ + \begin{enumerate} + \item Если $\vec{r}(t) = (x(t), y(t), z(t))$, то кривизна выражается как + \[ + k = \frac{\sqrt{(y'z'' - y''z')^2 + (x'z'' - z'x'')^2 + (x'y'' - y'x'')^2}}{\left((x')^2 + (y')^2 + (z')^2\right)^{3/2}} + \] + + \item Если кривая плоская $(z(t) = 0)$, то + \[ + k = \frac{|x'y'' - y'x''|}{\left((x')^2 + (y')^2\right)^{3/2}} + \] + + \item Для функции $y = f(x)\ (x = t)$ кривизна в точке $x_0$ вычисляется как + \[ + k(x_0) = \frac{|f''(x_0)|}{\left(1 + (f'(x_0))^2\right)^{3/2}} + \] + \end{enumerate} +\end{corollary} + +\begin{definition} + Вектором \textit{бинормали} называется $\vec{\beta}$: + \[ + \vec{\beta} = [\vec{\tau}, \vec{\nu}] + \] +\end{definition} + +%%% Нарисовать. Здесь нужна картинка с трансляции матана 2го декабря. 1:34:00 + +\begin{theorem} (Формулы плоскостей сопровождающего трехгранника кривой) + \begin{itemize} + \item Уравнение нормальной плоскости, перпендикулярной $\vec{\tau}$, имеет вид: + \[ + (\vec{r} - \vec{r}_0, \vec{r'}(t_0)) = 0 + \] + + \item Уравнение соприкасающейся плоскости, перпендикулярной $\vec{\beta}$, имеет вид: + \[ + (\vec{r} - \vec{r}_0, \vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)) = 0 + \] + + \item Уравнение спрямляющей плоскости, перпендикулярной $\vec{\nu}$, имеет вид: + \[ + \left(\vec{r} - \vec{r}_0, \vec{r'}(t_0), \left[\vec{r'}(t), \vec{r''}(t_0)\right]\right) = 0 + \] + \end{itemize} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Достаточно посмотреть на рисунок.\\ + Или показать, что $\vec{\beta} = \frac{[\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)]}{|[\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)]|}$\\ + Так же заметим, что требуется показать, что вектора $\vec{\beta}$ и $[\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)]$ сонаправлены, а равенство их длин будет следовать из определений(их длина равна 1: у $\vec{\beta}$, так как это произведение перпендикулярных единичных векторов, у $\frac{[\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)]}{|[\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)]|}$, так как мы на модуль делим)\\ + \begin{align*} + \vec{\beta} = [\vec{\tau}, \vec{\nu}] \upuparrows \left[\vec{r'}(t_0), \frac{d^2\vec{r}}{ds^2}(t_0)\right] = \left[\vec{r'}(t_0), \frac{\vec{r''}(t_0)}{\left|\vec{r'}(t_0)\right|^2} - \frac{1}{\left|\vec{r'}(t_0)\right|^2} \cdot \frac{d\left|\vec{r'}\right|}{ds}(t_0) \cdot \vec{r'}(t_0)\right] \upuparrows [\vec{r'}(t_0), \vec{r''}(t_0)] + \end{align*} + +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/28lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/28lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..7ac00668 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/28lecture.tex @@ -0,0 +1,185 @@ +\begin{definition} + Давайте посмотрим, что из себя представляет $\frac{d\vec{\beta}}{ds}$: + \[ + \frac{d\vec{\beta}}{ds} = \left[\frac{d\vec{\tau}}{ds}, \vec{\nu}\right] + \left[\vec{\tau}, \frac{d\vec{\nu}}{ds}\right] = \left[\frac{d^2\vec{r}}{ds^2}, \frac{1}{k} \cdot \frac{d^2\vec{r}}{ds^2}\right] + \left[\vec{\tau}, \frac{d\vec{\nu}}{ds}\right] + \] + Первое слагаемое обнуляется. Для второго вектора во втором слагаемом мы знаем, что он будет перпендикулярен самому $\vec{\nu} \Ra $ будет находиться в плоскости $\vec{\tau}$ и $\vec{\beta}$. То есть + \[ + \exists \alpha_1, \alpha_2 \in \R \such \frac{d\vec{\nu}}{ds} = \alpha_1 \vec{\tau} + \alpha_2 \vec{\beta} + \] + Отсюда получаем, что + \[ + \frac{d\vec{\beta}}{ds} = \alpha_2\left[\vec{\tau}, \vec{\beta}\right] = -\ae \vec{\nu} + \] + Коэффициент $\ae$ называется \textit{кручением пространственной кривой}. Его можно выразить как + \begin{multline*} + \ae = -\trbr{\frac{d\vec{\beta}}{ds}, \vec{\nu}} = -\frac{1}{k} \trbr{\left[\vec{\tau}, \frac{d\vec{\nu}}{ds}\right], \frac{d^2\vec{r}}{ds^2}} = \frac{1}{k^2} \trbr{\frac{d\vec{r}}{ds}, \frac{d^2\vec{r}}{ds^2}, \frac{d^3\vec{r}}{ds^3}} = \frac{1}{k^2} \cdot \frac{1}{|\vec{r'}|^6} \cdot \trbr{\vec{r'}, \vec{r''}, \vec{r'''}} = + \\ + \frac{(\vec{r'}, \vec{r''}, \vec{r'''})}{|[\vec{r'}, \vec{r''}]|^2} + \end{multline*} +\end{definition} + +\begin{lemma} (Физический смысл кривизны и кручения) + Если $\Gamma = \{\vec{r}(t)\}$ (т.е. любая) - трижды дифференцируемая кривая, то $k$ и $|\ae|$ - угловые скорости вращения векторов $\vec{\tau}$ и $\vec{\beta}$ соответственно. +\end{lemma} + +\begin{proof} + Пусть $\vec{a}(s)$ - вектор-функция такая, что $\forall s\ \ |\vec{a}(s)| = 1$. Распишем модуль производной этой функции: + %%% Нарисовать. Внутрь доказательства поместить, наверное. Трансляция Мат.анализ 08.12 время 28:50 + \[ + \left|\frac{d\vec{a}}{ds}\right| = \liml_{\Delta s \to 0} \left|\frac{\vec{a}(s_0 + \Delta s) - \vec{a}(s_0)}{\Delta s}\right| + \] + В стремления к нулю $\Delta s$ справедливо приближение: + \[ + |\Delta \vec{a}(s_0)| = |\vec{a}(s_0 + \Delta s) - \vec{a}(s_0)| = 2\left|\sin \frac{\Delta \phi}{2}\right| + \] + То есть предел на самом деле + \[ + \left|\frac{d\vec{a}}{ds}\right| = \liml_{\Delta s \to 0} \left|\frac{\vec{a}(s_0 + \Delta s) - \vec{a}(s_0)}{\Delta s}\right| = \liml_{\Delta s \to 0} \left|\frac{2\sin \frac{\Delta \phi}{2}}{\Delta s}\right| = \liml_{\Delta s \to 0} \left|\frac{\Delta \phi}{\Delta s}\right| + \] + В итоге получаем, что производная по модулю совпадает со скоростью вращения единичного вектора, что и требовалось доказать. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Формулы Френе) + Из проведённого анализа кривых можно выделить 3 формулы, носящие имя французского математика Жана Фредерика Френе. + \begin{enumerate} + \item \[ + \frac{d\vec{\tau}}{ds} = k\vec{\nu} + \] + + \item \[ + \frac{d\vec{\nu}}{ds} = -k\vec{\tau} + \ae\vec{\beta} + \] + + \item \[ + \frac{d\vec{\beta}}{ds} = -\ae\vec{\nu} + \] + \end{enumerate} + Их все можно записать в матричном виде: + \[ + \frac{d}{ds}\Matrix{\vec{\tau} \\ \vec{\nu} \\ \vec{\beta}} = \Matrix{0& & k& & 0 \\ -k& & 0& & \ae \\ 0& & -\ae& & 0} \cdot \Matrix{\vec{\tau} \\ \vec{\nu} \\ \vec{\beta}} + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Первая и последняя уже доказаны, осталось разобраться со второй: + \[ + \frac{d\vec{\nu}}{ds} = \frac{d}{ds}[\vec{\beta}, \vec{\tau}] = \left[\frac{d\vec{\beta}}{ds}, \vec{\tau}\right] + \left[\vec{\beta}, \frac{d\vec{\tau}}{ds}\right] = -\ae [\vec{\nu}, \vec{\tau}] + k[\vec{\beta}, \vec{\nu}] = \ae \vec{\beta} - k\vec{\tau} + \] +\end{proof} + +\begin{note} + Для $\Omega = k\vec{\beta} + \ae\vec{\tau}$ - вектора Дарбу справедливы: + \begin{itemize} + \item $\frac{d\vec{\tau}}{ds} = [\Omega, \vec{\tau}]$ + \item $\frac{d\vec{\beta}}{ds} = [\Omega, \vec{\beta}]$ + \item $\frac{d\vec{\nu}}{ds} = [\Omega, \vec{\nu}]$ + \end{itemize} +\end{note} + +\begin{definition} + В случае плоской кривой ($\R^2$), у нас всего 2 формулы Френе: + \begin{enumerate} + \item \[ + \frac{d\vec{\tau}}{ds} = k\vec{\nu} + \] + + \item \[ + \frac{d\vec{\nu}}{ds} = -k\vec{\tau} + \] + \end{enumerate} + \textit{Эволютой} плоской кривой называется геометрическое место центров кривизны кривой. Исходная кривая называется \textit{эвольвентой} для эволюты. +\end{definition} + +\begin{theorem} (Уравнения эволюты плоской кривой) + Уравнения эволюты в случае $\R^2$ имеет вид: + \[ + \vec{\rho}(s) = \xi(s)\vec{i} + \eta(s)\vec{j} + \] + \begin{align*} + &{\xi = x - \frac{(x')^2 + (y')^2}{x'y'' - x''y'}y'} + \\ + &{\eta = y + \frac{(x')^2 + (y')^2}{x'y'' - x''y'}x'} + \end{align*} +\end{theorem} + +\begin{proof} + Движение вдоль кривой - это с точностью до бесконечно малых второго порядка движение в каждый момент по какой-то окружности. Радиус окружности - это радиус кривизны. Вооружившись полученными формулами, мы можем записать уравнение эволюты: + \[ + \vec{\rho}(s) = \vec{r}(s) + R(s) \vec{\nu}(s) + \] + где $\vec{\rho}(s)$ - это радиус-вектор текущей касательной окружности. + + Подставим $\vec{\nu}$ в уже известное уравнение. Что получим? + \[ + \vec{\rho}(s) = \vec{r}(s) + R^2(s) \cdot \frac{d^2\vec{r}}{ds^2}(s) + \] + При этом + \[ + \frac{d^2\vec{r}}{ds^2} = \frac{\vec{r''}}{|\vec{r'}|^2} - \frac{1}{|\vec{r'}|^2} \frac{d}{ds}(|\vec{r'}|) \cdot \vec{r'} = \frac{\vec{r''}}{(s')^2} - \frac{s''}{(s')^3}\vec{r'} = \frac{(s')^2 \vec{r''} - s's''\vec{r'}}{(s')^4} + \] + Если $\vec{i}, \vec{j}$ - это орты плоскости, то тогда имеем + \begin{align*} + &{\vec{r} = x\vec{i} + y\vec{j}} + \\ + &{\vec{r'} = x'\vec{i} + y'\vec{j}} + \\ + &{\vec{s'} = \sqrt{(x')^2 + (y')^2}} + \\ + &{s'' = \frac{x'x'' + y'y''}{\sqrt{(x')^2 + (y')^2}}} + \end{align*} + Подставим всё, что выписали в выражение выше: + \begin{multline*} + \frac{d^2\vec{r}}{ds^2} = \frac{\left((x')^2 + (y')^2\right)(x''\vec{i} + y''\vec{j}) - (x'x'' + y'y'')(x'\vec{i} + y'\vec{j})}{(s')^4} = + \\ + \frac{(x''(y')^2 - x'y'y'')\vec{i} + ((x')^2y'' - x'x''y')\vec{j}}{(s')^4} = \frac{x'y'' - x''y'}{(s')^4}(-y'\vec{i} + x'\vec{j}) + \end{multline*} + Теперь распишем $R^2$: + \[ + R^2 = \frac{1}{k^2} = \frac{(s')^6}{(x'y'' - x''y')^2} + \] + где последнее было получено по лемме о выражении кривизны. + + Эволюту можно записать через орты как + \[ + \vec{\rho}(s) = \xi(s)\vec{i} + \eta(s)\vec{j} + \] + Если подставим полученные для всех частей формулы в исходное векторное уравнение, то сможем выделить $\xi$ и $\eta$ в том виде, в котором они даны в теореме. +\end{proof} + +\begin{theorem} (Свойства эволюты и эвольвенты) + Если $\Gamma = \{\vec{r}(s), 0 \le s \le L\}$ - трижды непрерывно дифференцируемая кривая с натуральным параметром $s$, причём $\frac{dR}{ds} \neq 0$, то + \begin{enumerate} + \item Касательная к эволюте в любой точке является нормалью к эвольвенте + + \item Длина дуги эволюты равна соответствующему изменению радиуса кривизны эвольвенты. + \end{enumerate} +\end{theorem} + +%%% Нарисовать. Тут точно стоит пояснение рисунком сделать, с эволютой/эвольвентой любой кривой + +\begin{proof} + Для исходной кривой $s$ - это натуральный параметр, но для эволюты - совершенно не обязательно. Поэтому штрих будет обозначать $\frac{d}{ds}$: + \[ + \vec{\rho'}(s) = \frac{d\vec{r}}{ds} + \frac{dR}{ds}(s) \cdot \vec{\nu}(s) + R(s) \cdot \frac{d\vec{\nu}}{ds}(s) + \] + Для удобства опустим $(s)$: + \[ + \vec{\rho'} = \vec{\tau} + \frac{dR}{ds}\vec{\nu} - kR\vec{\tau} = \frac{dR}{ds} \vec{\nu} + \] + Этим мы доказали первый пункт: касательная к эволюте в любой точке выражается через $\vec{\nu}$ - нормаль к эвольвенте. + + Обозначим за $\sigma$ - натуральный параметр для эволюты. Тогда + \[ + \sigma' = |\vec{\rho'}| = \left|\frac{dR}{ds}\right| = \pm \frac{dR}{ds} + \] + Последний переход имеет место из-за того, что мы имеем дело с непрерывной функцией, которая не обращается в 0. В итоге получили, что производная длины эволюты с точностью до знака совпадает во всех точках с производной радиуса кривизны. По теореме Лагранжа можем заключить, что + \[ + \sigma(s_2) - \sigma(s_1) = \pm(R(s_2) - R(s_1)) + \] + Это и требовалось доказать. +\end{proof} + +\begin{note} + Эвольвента - это развёртка эволюты. Представить себе это можно, если взять нить, натянуть её вдоль эволюты и постепенно отодвигать её от кривой: она будет идти по касательной и отклонение будет изменяться так же, как и радиус кривизны. +\end{note} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/2lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/2lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..0296b971 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/2lecture.tex @@ -0,0 +1,396 @@ +\section{О числах} + +\subsection{Натуральные числа} + +\begin{definition} + Неопределяемые понятия: + \begin{itemize} + \item "1" + \item $Sc(\ )$ - следующий элемент + (от английского слова \textit{successor} - преемник) + \end{itemize} + + Натуральные числа - система $\N$, удовлетворяющая + следующим аксиомам: +\end{definition} + +\subsubsection*{Аксиомы Пеано} + +\begin{definition} + Аксиомы Пеано - это набор бездоказательных + высказываний, позволяющих на своей основе построить + всю систему натуральных чисел (т.е. определить все + элементы, отношения и операции). +\end{definition} + +\begin{enumerate} + \item $\mathbf{1}$ есть натуральное число, то есть + $\mathbf{1} \in \N$ + \item $(\forall n \in \N)\ \exists!\ Sc(n) \in \N$ - для + любого числа существует единственное, следующее за ним + \item ($\forall n \in \N)\ 1 \neq Sc(n)$ - число $1$ не + является чьим-либо преемником + \item $(\forall n \in \N)(\forall m \in \N)\ + Sc(n) = Sc(m) \Ra n = m$ - то есть $Sc$ инъективна + \item (Аксиома индукции) $(\forall A + \subset \N)\ \such + \System{ + &(1 \in A) + \\ + &(\forall n \in A)\ Sc(n) \in A + } + \Ra A = \N$ +\end{enumerate} + +\begin{note} + Использование аксиомы индукции (метод мат. индукции): + + Чтобы доказать, что $P(n)$ справедливо $(\forall n \in \N)$, + достаточно проверить два факта: + \begin{enumerate} + \item $P(1)$ --- истинно + \item $P(n)$ --- истинно $\Ra \ P(Sc(n))$ --- истинно + \end{enumerate} +\end{note} + +\begin{example} + Понятно, что данным аксиомам могут соответствовать + разные модели. Одной из таких является модель Фреге-Рассела: + + \[1 := \{\emptyset\}\] + \[Sc(n) := n \cup \{n\}\] + То есть: + $2 = \{\emptyset, \{\emptyset\}\}$, + $\ 3 = \{\emptyset, \{\emptyset\}, \{\emptyset,\{\emptyset\}\}\}$ +\end{example} + +\subsubsection*{Сложение} + +Чтобы определить операцию сложения, нам необходимо +ввести 2 аксиомы: +\begin{enumerate} + \item $(\forall m \in \N)\ m + 1 := Sc(m)$ + \item $(\forall n,\ m \in \N)\ m + Sc(n) := Sc(m + n)$ + \begin{note} + Эта аксиома не интуитивна (ведь мы не определили + $m + n$), но верна за счёт первой. + + База $n = 1$: $m + Sc(1) := Sc(m + 1)$ - всё верно и определено. + + Предположение индукции: $m + Sc(n) = Sc(m + n)$ --- верно. + Тогда поймём, что и + $m + Sc(Sc(n)) = Sc(m + Sc(n))$ - также определено и + верно в силу предыдущего шага + $\Ra$ аксиома верна и для любых натуральных $m$ и $n$. + (Несмотря на наличие "доказательной"\ + части, данное выражение остаётся аксиомой, иначе базу + не обосновать) + \end{note} +\end{enumerate} + +Из этих двух аксиом следует, что операция сложения +существует и единственна. + +\subsubsection*{Умножение} + +Чтобы определить операцию умножения, нам необходимо +ввести 2 аксиомы: +\begin{enumerate} + \item $(\forall m \in \N)\ m \cdot 1 := m$ + \item $(\forall m \in \N)\ m \cdot Sc(n) := m \cdot n + m$ +\end{enumerate} + +Из этих двух аксиом следует, что операция сложения существует и единственна. + +\begin{example} + Доказать: $2 \cdot 2 = 4$ + + Что такое $2$? По определению, $2 := Sc(1)$. + Аналогично $3 := Sc(2),\ 4 := Sc(3)$. Тогда: + + $2 \cdot 2 = 2 \cdot Sc(1) = 2 \cdot 1 + 2 = 2 + Sc(1) + = Sc(2 + 1) = Sc(Sc(2)) = Sc(3) = 4$, что и требовалось доказать. +\end{example} + +\subsubsection*{Отношение строгого порядка на множестве +натуральных чисел (не материал лектора)} + +\begin{definition} + Отношение строгого порядка $<$ на множестве $\N$ определяется как + \[ + (m < n) \overset{def}{\lra}\ (\exists p \in \N)\ m + p = n + \] + Для $>$ аналогично. +\end{definition} + +\subsubsection*{Отношение порядка на множестве натуральных чисел} + +\begin{definition} + Отношение порядка $\le$ на множестве $\N$ определяется как + + \[ + (\forall n,\ m \in \N)\ m \le n \overset{def}{\lra}\ + (m = n) \vee ((\exists p \in \N)\ n = p + m) + \] + + Для $\ge$ аналогично. +\end{definition} + +\begin{anote} + Отношение порядка также можно задать следующим образом: + \[ + (a \le b) := \big((a = b) \vee (a < b)\big) + \] +\end{anote} + +Из определения становится возможным доказать теорему, +о том, что отношения $\le$ и $\ge$ являются отношениями порядка. +(Для этого необходимо доказать 3 свойства). + +\subsubsection*{Свойства операций и отношений на натуральных числах} + +\begin{theorem} + $(\forall m, n, p \in \N)$ верно следующее: + + \begin{itemize} + \item Сложение + \begin{itemize} + \item[I-а).] $m + n = n + m$ (коммутативность) + \item[I-б).] $(m + n) + p = m + (n + p)$ (ассоциативность) + \end{itemize} + \item Умножение + \begin{itemize} + \item[II-а).] $m \cdot n = n \cdot m$ (коммутативность) + \item[II-б).] $(m \cdot n) \cdot p = m \cdot (n \cdot p)$ (ассоциативность) + \item[II-в).] $m \cdot 1 = 1 \cdot m = m$ (единичный элемент) + \end{itemize} + \item Отношение порядка + \begin{itemize} + \item[III-а).] $m \le m$ (рефлексивность) + \item[III-б).] $(m \le n) \wedge (n \le m) \Ra (m = n)$ (антисимметричность) + \item[III-в).] $(m \le n) \wedge (n \le p) \Ra (m \le p)$ (транзитивность) + \item[III-г).] $(m \le n) \vee (n \le m)$ - всегда истинное + выражение (множество $\N$ линейно упорядочено) + \end{itemize} + \item Дистрибутивность: + + \begin{itemize} + \item[I-II).] $m \cdot (n + p) = m \cdot n + m \cdot p$ (сложения и умножения) + \item[I-III).] $(m \le n) \Ra \ m + p \le n + p$ + \item[II-III).] $(m \le n) \Ra \ m \cdot p \le n \cdot p$ + \end{itemize} + \item Свойство Архимеда + \[ + (\forall m \in \N)(\forall p \in \N)(\exists n \in \N)\ + m \cdot n > p + \] + \end{itemize} +\end{theorem} + + +\subsection{Целые числа} + +\begin{definition} + \textit{Множеством целых чисел} называется множество + + \[\Z := \N \cup \{0\} \cup \{-n\ :\ n \in \N\}\] +\end{definition} + +Из определения сразу следует, что $\N \subset \Z$ + +\subsubsection*{Сложение} + +Рассмотрим $\forall m, n \in \N$ и доопределим операции: + +\begin{enumerate} + \item $m + n \Ra$ сложение происходит также, как и с натуральными числами. + \item $(-m) + (-n) := -(m + n)$ + \item $m + (-n) := \System{&{p \in \N\ :\ n + p = m, \text{ если } m > n} \\ + &{0, \text{ если } m = n} \\ + &{-p,\ p \in \N\ :\ m + p = n, \text{ если } m < n}}$ +\end{enumerate} + +\subsubsection*{Умножение} + +Рассмотрим $\forall m, n \in \N$: + +\begin{enumerate} + \item $m \cdot n \Ra$ умножение происходит также, как и с натуральными числами. + \item $(-m) \cdot (-n) := m \cdot n$ + \item $m \cdot (-n) := -(m \cdot n)$ + \item $m \cdot 0 := 0$ +\end{enumerate} + +\subsubsection*{Свойства операций и отношений на множестве целых чисел} + +\begin{theorem}~ + + \begin{itemize} + \item Сложение + \begin{itemize} + \item[I).] Все свойства сложения натуральных чисел + верны и для целых. + \item[I-в).] $m + 0 := m$ (существование нейтрального + к сложению числа) + \item[I-г).] $(\forall m \in \Z)(\exists (-m) \in \Z) + \ \ m + (-m) = 0$ + (существование обратного числа по сложению) + \end{itemize} + \item Умножение + \begin{itemize} + \item[II).] Все свойства умножения натуральных чисел + верны и для целых. + \end{itemize} + \item Отношение порядка + \begin{itemize} + \item[II-III).] $(\forall m \in \Z) (\forall n \in \Z) + (\forall p \in \N)\ (m \le n) \Ra + (m \cdot p \le n \cdot p)$ + \item[IV).] $(\forall m_1 \in \Z) + (\forall m_2 \in \Z \bs \{0\}) + (\exists n \in \Z)\ n \cdot m_2 + \ge m_1$ (свойство Архимеда) + \end{itemize} + \end{itemize} +\end{theorem} + +\subsection{Рациональные числа} + +\begin{definition} + \textit{Рациональным числом} называется число вида + $\frac{m}{n}$, где $m \in \Z, n \in \N$. Его можно + однозначно задать с помощью упорядоченная пара $(m, n)$. + Множество рациональных чисел обозначают $\Q$. +\end{definition} + +\subsubsection*{Отношение эквивалентности на +множестве рациональных чисел} + +\begin{definition} + Введем отношение: $(m, n)R(p, q) \overset{def}{\lra} + (m \cdot q = n \cdot p)$ +\end{definition} + +\begin{proposition} + Отношение $R$ является отношением эквивалентности + на множестве рациональных чисел +\end{proposition} + +\begin{proof} + Для доказательства необходимо проверить, что + выполнены все свойства отношения эквивалентности: + \begin{enumerate} + \item Рефлексивность: $(m, n)R(m, n) \overset{def}{\lra} + (m \cdot n = n \cdot m)$ - верно. + \item Симметричность: $(m, n)R(p, q) \Ra + (p, q)R(m, n)$ + + $(p, q)R(m, n) \lra + (p \cdot n = q \cdot m) \lra (m \cdot q = n \cdot p) + \lra (m, n)R(p, q)$. + \item Транзитивность: + $(m, n)R(p, q) \wedge (p, q)R(r, s) \Ra (m, n)R(r, s)$. + + Опуская формальности, имеем $2$ равенства: $mq = np$ и $ps = qr$. + Домножим первое на $s$, а второе на + $n$: $mqs = nps = psn = qrn \Ra mqs = + qrn \Ra ms = rn = nr$ - верно. + \end{enumerate} + все $3$ свойства верны, а значит $R$ является + отношением эквивалентности, что и требовалось доказать. +\end{proof} + +\subsubsection*{Положительное рациональное число} + +\begin{definition} + \textit{Положительным рациональным числом} называется + класс эквивалентности в $\N^2$ по отношению $R$ + на множестве $\Q$. +\end{definition} + +Множество всех положительных чисел обозначается $\Q_+$ + +Тогда множество рациональных чисел задается так: +\[\Q := \Q_+ \cup \{0\} \cup \{-r\ :\ r \in \Q_+\}\] + +Отсюда также следует, что $\N \subset \Z \subset \Q$ + +\begin{anote} + Рациональное число определяется как класс + эквивалентности из-за того факта, что + $\frac{1}{2} = \frac{2}{4}$ и так далее. + Определение положительного рационального числа + через $N^2$ справедливо, так как + $\N \subset\Z \Ra \N^2 \subset \Z \times \N$ +\end{anote} + +\subsubsection*{Отношение строгого порядка на множестве +рациональных чисел (не материал лектора)} + +\begin{definition} + Отношение строгого порядка $<$ ($>$) на + множестве $\Q$ задаётся как + \[ + \left(\frac{p}{q} < \frac{m}{n}\right) + := (p \cdot n < m \cdot q) + \] +\end{definition} + +\begin{anote} + В данном определении всё верно, так как + $q, n \in \N$ по определению рациональных чисел. +\end{anote} + +\subsubsection*{Отношение порядка на множестве +рациональных чисел (не материал лектора)} + +\begin{definition} + Отношение порядка $\le$ ($\ge$) на множестве + $\Q$ задаётся как и на предыдущих: + \[ + (a \le b) := \big((a = b) \vee (a < b)\big) + \] +\end{definition} + +\subsubsection*{Операции на множестве рациональных чисел} + +Обозначим фигурными скобками $r = \{(m, n)\}$ класс эквивалентности +упорядоченных пар чисел $m, n$ (то есть рациональное число $r$). +Тогда если $r, s \in \Q_+ \ \ (m, n) \in r;\ (p, q) \in s$, то +сложение и умножение определяются так: +\[ + r + s = \{(m, n)\} + \{(p, q)\} := + \{(m \cdot q + n \cdot p,\ n \cdot q)\} +\] +\[ + r \cdot s = \{(m, n)\} \cdot \{(p, q)\} := + \{(m \cdot p,\ n \cdot q)\} +\] + +\subsubsection*{Свойства операций и отношений на +множестве рациональных чисел} +\begin{theorem}~ + + \begin{itemize} + \item Сложение + \begin{itemize} + \item[I.)] Все свойства сложения целых чисел + верны и для рациональных. + \end{itemize} + \item Умножение + \begin{itemize} + \item[II.)] Все свойства умножения целых чисел + верны и для рациональных. + \item[II-г.)] $(\forall p \in \Q)(p \neq 0)\ \exists + p^{-1} \in \Q :\ p \cdot p^{-1} = 1$ + (существование обратного элемента по умножению) + \end{itemize} + \item Отношение порядка + \begin{itemize} + \item[III.)] Все свойства отношения порядка целых + чисел верны и для отношения порядка рациональных + чисел (хоть определение и отличается от того, + что используется на целых числах). + \end{itemize} + \end{itemize} +\end{theorem} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/3lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/3lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..aca1d95b --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/3lecture.tex @@ -0,0 +1,365 @@ +\begin{theorem} + Каждое рациональное число + представимо в виде периодической десятичной + дроби и наоборот. + \[ + r \in \Q \lra (r = \alpha_0,\alpha_1 \dots \alpha_k (\beta_1 \dots \beta_t)), \System{ + &{\alpha_0 \in \N \cup \{0\}} + \\ + &{(\forall i > 0)\ \alpha_i \in \{0, 1, \dots, 9\}} + \\ + &{\forall \beta_i \in \{0, 1, \dots, 9\}} + } + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть есть число $r \in \Q_+$ (не умаляя общности). + Покажем, что оно представимо в виде периодической + десятичной дроби: + + Пусть $[r]$ - целая часть числа $r$. Тогда понятно, + что $[r] =: \alpha_0$. + + Рассмотрим $r - [r] = \frac{m}{n}, 0 \le m < n$ + (несложно доказать, что это верно и единственно) + + Далее возможно только 2 случая: + \[ + \System{&{m = 0 \Ra r = \alpha_0,(0) \Ra + \text{ периодическая десятичная дробь}} \\ &m \neq 0} + \] + Продолжим рассуждения для второго случая. + Согласно свойству Архимеда, + \[ + (\forall n \in \N)\ 10^n > n \Ra + \] + \[ + (\exists p \in \N)\ 10^p \cdot m \ge n + \] + Если взять $p = p_{\min}$, то будет также выполнено + \[ + 10^{p - 1} \cdot m < n + \] + + Теперь будем строить десятичную дробь поциферно. + По сути степень $p$ обозначает позицию первой следующей + значащей цифры: + \[ + \frac{m}{n} = \frac{10^p m}{10^p n} = \frac{k}{10^p} + + \frac{m_1}{10^p n},\ \ k = \Big[\frac{10^p m}{n}\Big] + \] + То есть $k$ --- $p$-ая цифра после запятой, при этом $m_1$ либо + равно 0, тогда мы до конца разложили $\frac{m}{n}$, так как + все последующие цифры - нули, либо $0 < m_1 < n$. + + Теперь вынесем за скобку $\frac{1}{10^p}$ и рассмотрим + $\frac{m_1}{n}$ как такую же дробь и снова разложим по + такому же алгоритму. Тогда мы получим следующую значащую + цифру (степени 10 будут только увеличиваться). Так мы + получим $m_2$, причем $m_2 = 0$ --- завершаем работу + или $0 < m_2 < n$ - продолжаем выполнение алгоритма. + + Стоит заметить, что мы либо получим на каком-то шаге $0$, + либо попадём в цикл (на $n$-ом шаге в худшем случае), так + как $0 < m_i < n \Ra m_i$ может принять не более $n - 1$ + разных значений, а так как знаменатель всегда остается + равным $n$, то при совпадении $m_i = m_j$ все + последующие вычисления повторятся, и алгоритм зациклится. + То есть мы получим период в таком случае. + + Теперь покажем, что если есть периодическая десятичная + дробь $\alpha_0, \alpha_1 \dots \alpha_k (\beta_1 \dots + \beta_t)$, то она представима в виде + $\frac{m}{n},\ m \in \Z, n \in \N$: + + Обозначим $r = \alpha_0, \alpha_1 \dots \alpha_k + (\beta_1 \dots \beta_t)$, тогда + \begin{align*} + &r \cdot 10^{k + t}= \alpha_0 \alpha_1 + \dots \alpha_k \beta_1 \dots \beta_t, + (\beta_1 \dots \beta_t) \\ + &r \cdot 10^k= \alpha_0 \alpha_1 \dots + \alpha_k,(\beta_1 \dots \beta_t) \\ + &r \cdot 10^k \cdot (10^t - 1) = \alpha_0 + \alpha_1 \dots \alpha_k \beta_1 \dots \beta_t - \alpha_0 \alpha_1 \dots \alpha_k = [r \cdot 10^{k + t}] - [r \cdot 10^k] \\ + &\Ra r = \frac{[r \cdot 10^{k + t}] - + [r \cdot 10^k]}{10^k \cdot (10^t - 1)} + \end{align*} + + Числитель целое число, а знаменатель - натуральное + $\Ra$ периодическая десятичная дробь представима как + $\frac{m}{n}$, что и требовалось показать. +\end{proof} + +\subsection{Действительные числа} + + +\subsection*{Определение действительных чисел} + +\begin{definition} + Действительные числа определяются 4 способами. + + \begin{enumerate} + \item Бесконечные десятичные дроби (Стевин) + \item Дедекиндовы сечения (Дедекинд) + \item Классы эквивалентных фундаментальных + последовательностей рациональных + чисел (Кантор) + \item Стягивающиеся рациональные отрезки (Бахман) + \end{enumerate} +\end{definition} + +\begin{definition} + Рациональным отрезком называется + \[[p, q]_{\Q} = \{r \in \Q :\ p \le r \le q\} + \ (p \le q \in \Q)\] +\end{definition} + +\begin{definition} + Система вложенных рациональных отрезков есть + $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$, такое что + $(\forall n \in \N)\ [p_n, q_n]_{\Q} \supset + [p_{n + 1}, q_{n + 1}]_{\Q}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Последовательность рациональных чисел --- + отображение + + $f :\ \N \rightarrow \Q\ \ f(n) + =: f_n \ \{f_n\}_{n = 1}^{\infty}$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Система вложенных рациональных отрезков + $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ + называется стягивающейся (гнездом), если + $(\forall \epsilon \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ 0 \le q_n - p_n < \epsilon$ +\end{definition} + +\subsubsection*{Отношение эквивалентности на множестве +систем стягивающихся отрезков} + +\begin{definition} + Два гнезда $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ + и $\{[p_n', q_n']_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ + называются эквивалентными, если + $\{[\min (p_n, p_n'), \max (q_n, q_n')] + _{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ --- гнездо. +\end{definition} + +\begin{proposition} + Определение эквивалентности систем стягивающихся + рациональных отрезков удовлетворяет всем свойствам + отношения эквивалентности. +\end{proposition} + +\begin{proof}~ + \begin{itemize} + \item \textit{Рефлексивность} очевидна, так как + $\min(p_n, p_n) = p_n$ и $\max(q_n, q_n) = q_n$, + что обозначает данное изначально гнездо. + \item \textit{Симметричность} тоже очевидна, так + как минимум и максимум - инвариантны + относительно порядка аргументов. + \item \textit{Транзитивность:} нужно доказать, что + \[ + \System{\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \\ + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p''_n; q''_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty} + \Ra + \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p''_n; q''_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Из условия следует, что + \begin{align*} + \{[\min(p_n, p'_n); + \max(q_n, q'_n)]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \text{ - стягивающаяся, то есть } \\ + (\forall \veps \in \Q)(\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1) + \ \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) < \frac{\veps}{2} \\ + \{[\min(p'_n, p''_n); \max(q'_n, q''_n)]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \text{ - стягивающаяся, то есть } \\ + (\forall \veps \in \Q)(\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2) + \ \max(q'_n, q''_n) - \min(p'_n, p''_n) < \frac{\veps}{2} + \end{align*} + Тогда для $\forall n > \max(N_1, N_2)$ оба неравенства + будут выполняться. Тогда, нужно доказать следующее: + \[ + \max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) < \veps + \] + Для этого рассмотрим по отдельности 4 случая: + \begin{enumerate} + \item $\max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) = q_n - p_n$ \\ + Тогда $\ q_n - p_n \le \max(q_n, q'_n) - p_n + \le \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) < \veps$. + + Следовательно $\max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) + = q_n - p_n < \veps$ + \item $\max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) = q''_n - p''_n$ + - аналогично 1му случаю + \item $\max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) = q_n - p''_n$ \\ + В таком случае: $\ q_n - p''_n = (q_n - p'_n) + (p'_n - p''_n)$ + + При этом $q_n - p'_n \le \max(q_n, q'_n) - p'_n \le + \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) < \frac{\veps}{2}$. + + А также $p'_n - p''_n \le q'_n - p''_n \le \max(q'_n, q''_n) - p''_n + \le \max(q'_n, q''_n) - \min(p'_n, p''_n) < \frac{\veps}{2}$. + + Сложим оба выражения: + $\ \max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) = q_n - p''_n + < \frac{\veps}{2} + \frac{\veps}{2} = \veps$ + \item $\max(q_n, q''_n) - \min(p_n, p''_n) = q''_n - p_n$ + - аналогично 3му случаю + \end{enumerate} + Таким образом, $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \sim \{[p''_n; q''_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \Ra$ + транзитивность верна. + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{definition} + \textit{Действительными числами} называются + классы эквивалентности гнёзд. Множество действительных + чисел обозначается $\R$. +\end{definition} + +\begin{proposition} + Множество рациональных чисел вложено в множество + действительных $\Q \subset \R$. +\end{proposition} + +\begin{proof} + Действительно, $r \in \Q \Ra \{[r;r]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ + - система стягивающихся рациональных отрезков. +\end{proof} + +\subsubsection*{Операция сложения действительных чисел} + +\begin{definition} + \textit{Суммой двух действительных чисел}, представляемых + гнездами $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ и + $\{[r_n, s_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ называется + действительное число, представляемое гнездом + \[ + \{[p_n + r_n, q_n + s_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Противоположным к действительному числу, + представляемому гнездом $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$, + называется действительное число, представляемое гнездом + $\{[-q_n, -p_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$ +\end{definition} + +\begin{theorem} + Сумма и противоположное число определены + корректно (то есть сложение не зависит от того, + каких представителей классов эквивалентностей мы + складываем). Справедливы свойства: + + \begin{enumerate} + \item[I-а).] $(\forall a \in \R)(\forall b \in \R) + \ a + b = b + a$ (\textit{коммутативность}) + \item[I-б).] $(\forall a, b, c \in \R) + \ (a + b) + c = a +(b + c)$ (\textit{ассоциативность}) + \item[I-в).] $(\forall a \in \R) + \ a + 0 = 0 + a = a$ (\textit{нейтральный элемент} относительно сложения) + \item[I-г).] $(\forall a \in \R) + \ a + (-a) = (-a) + a = 0$ (\textit{обратный элемент} относительно сложения) + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + \begin{itemize} + \item Для \textit{корректности сложения} нужно доказать: + \[ + \System{\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \\ + \{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[r'_n; s'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty} + \Ra + \{[p_n + r_n; q_n + s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p'_n + r'_n; q'_n + s'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + По условию: + \begin{align*} + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) + < \frac{\veps}{2} \\ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \max(s_n, s'_n) - \min(r_n, r'_n) + < \frac{\veps}{2} + \end{align*} + А нам нужно проверить, что верно: + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N = \max(N_1, N_2) \in \N) + (\forall n > N)\ \max(q_n + s_n, q'_n + s'_n) - + \min(p_n + r_n, p'_n + r'_n) < \veps + \] + Рассмотрим неравенства: + \begin{multline*} + \max(q_n + s_n, q'_n + s'_n) - + \min(p_n + r_n, p'_n, + r'_n) \le \\ + \le (\max(q_n, q'_n) + \max(s_n, s'_n)) - + (\min(p_n, p'_n) + \min(r_n, r'_n)) = \\ + = (\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)) + + (\max(s_n, s'_n) - \min(r_n, r'_n)) < + \frac{\veps}{2} + \frac{\veps}{2} = \veps + \end{multline*} + Следовательно, по определению: + \[ + \{[p_n + r_n; q_n + s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim \{[p'_n + r'_n; q'_n + s'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + \item \textit{Корректность противоположного числа} доказывается + тривиально: мы имеем + \[ + \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + То есть по определению: + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) + < \veps + \] + + Осталось заметить, что $\max(q_n, q'_n) = - \min(-q_n, -q'_n)$ + и по аналогии $- \min(p_n, p'_n) = \max(-p_n, p'_n)$. + Тогда предыдущее выражение принимает вид: + + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \max(-p_n, -p'_n) - \min(-q_n, q'_n) + < \veps + \] + + А это означает в точности следующее: + \[ + \{[-q_n; -p_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[-q'_n; -p'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + \item \textit{Коммутативность сложения} действительных чисел + следует сразу из коммутативности сложения рациональных + чисел: + \[ + a + b \lra \{[p_n + r_n; q_n + s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \sim + \{[r_n + q_n; s_n + q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \lra b + a + \] + \item \textit{Ассоциативность сложения} действительных + чисел работает также вследствие свойств рациональных чисел + \item Существование \textit{нейтрального элемента} доказывается + очевидным образом и следует из свойств нуля в + рациональных числах + \item \textit{Обратный элемент} есть противоположное к + данному действительное число. Доказательство + следует сразу из определения сложения + \end{itemize} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/4lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/4lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..0283236c --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/4lecture.tex @@ -0,0 +1,514 @@ +\subsubsection*{Отношения порядка на множестве действительных чисел} + +\begin{definition} + Действительное число $a$ называется + положительным ($a > 0,\ 0 < a$), если + ($\exists \{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} \in a) + (\exists n \in \N)\ p_n > 0$ + + Для отрицательного аналогично: + ($\exists \{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} \in a) + (\exists n \in \N)\ q_n < 0$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Действительное число $a$ состоит в отношении $>$ с + числом $b$, если $a + (-b) > 0$. Для $<$ аналогично. +\end{definition} + +\begin{definition} + Отношение порядка на множестве действительных + чисел задаётся как + \[ + a \le b := (a = b) \vee (a < b) + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} + $\R$ является линейно упорядоченным множеством + относительно $\le$. То есть выполняются свойства: + + \begin{enumerate} + \item[III-а).] ($\forall a \in \R)\ a \le a$ \textit{(рефлексивность)} + \item[III-б).] $(\forall a, b \in \R)((a \le b) \wedge + (b \le a)) \Ra (a = b)$ \textit{(антисимметричность)} + \item[III-в).] $(\forall a, b, c \in \R)((a \le b) + \wedge (b \le c)) \Ra (a \le c)$ \textit{(транзитивность)} + \item[III-г).] $(\forall a, b \in \R)\ ((a \le b) \vee (b \le a))$ \textit{(линейный порядок)} + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + \begin{itemize} + \item \textit{Рефлексивность} верна, так как $a = a$. + \item \textit{Антисимметричность.} По условию имеем: + \begin{align*} + &(a \le b) \lra (a < b) \vee (a = b) \lra (b - a > 0) \vee (a = b) \\ + &(b \le a) \lra (b < a) \vee (a = b) \lra (a - b > 0) \vee (a = b) + \end{align*} + Докажем, что $(x > 0) \wedge (x < 0)$ есть ложь: + \begin{align*} + &(a < 0) \lra (\exists \{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} \in a) + (\exists n \in \N_1)\ p_n > 0 \Ra (\forall n > N_1)\ q_n \ge p_n > 0\\ + &(a > 0) \lra (\exists \{[p'_n, q'_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} \in a) + (\exists n \in \N_2)\ q'_n < 0 \Ra (\forall n > N_2)\ p'_n \le q'_n < 0\\ + \end{align*} + Это значит, что + \[ + (\forall n > \max(N_1, N_2))\ \max(q'_n, q_n) - \min(p'_n, p_n) = q_n - p'_n + \] + \[ + q_n - p'_n \ge p_n - q'_n \ge p_{\max(N_1, N_2)} - q'_{\max(N_1, N_2)} + \] + Это значит, что определение равенства гнезд нарушается: + \begin{multline*} + (\exists \veps = p_{\max(N_1, N_2)} - q'_{\max(N_1, N_2)}) + (\forall N \in \N)\\ (\exists n = \max(N, N_1, N_2) + 1 > N) + \ \max(q'_n, q_n) - \min(p'_n, p_n) \ge \veps + \end{multline*} + + То есть случай, где верны только строгие неравенства, + невозможен. Значит, как минимум одно из равенств + выполняется, тогда $a = b$. + + \item \textit{Транзитивность.} По условию имеем: + \begin{align*} + &(a \le b) \lra (a < b) \vee (a = b) \lra (b - a > 0) \vee (a = b) \\ + &(b \le c) \lra (b < c) \vee (b = c) \lra (c - b > 0) \vee (b = c) + \end{align*} + Необходимо показать, что верно высказывание + \[ + ((c - a > 0) \vee (a = c)) \equiv 1 + \] + Так как одновременно из одного неравенства + оказаться верной может только одна скобка, то + рассморим все случаи: + \begin{enumerate} + \item $(a = b) \wedge (b = c) \Ra a = c$ + \item $(a = b) \wedge (c - b > 0) \Ra c - a > 0$ + \item $(b - a > 0) \wedge (b = c) \Ra c - a > 0$ + \item $(b - a > 0) \wedge (c - b > 0) \Ra + (c - b) + (b - a) = c - a > 0$ + \end{enumerate} + \item \textit{Линейный порядок.} Нам необходимо доказать, + что $\forall a, b \in \R$ верно выражение: + \[ + (a \le b) \vee (b \le a) + \] + Исходя из определения данного отношения, его можно переписать в виде + \[ + (a < b) \vee (a = b) \vee (a > b) + \] + В силу корректности операции сложения и определения отношения $<$ ($>$), равносильной формой записи является + \[ + (a - b < 0) \vee (a - b = 0) \vee (a - b > 0) + \] + Тогда положим $c = a - b := \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$: + \[ + (c < 0) \vee (c = 0) \vee (c > 0) + \] + Тогда, рассмотрим случай, когда $\forall n \in \N\ p_n \le 0 \le q_n$. В иных + случаях $(\exists n \in \N)\ q_n < 0$ или $p_n > 0$. А это + прямо по определению соответствет $c < 0$ и $c > 0$ соответственно. + Покажем, что в таком случае $\{[p_n;q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim \{[0;0]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ + + По определению $\sim$ нужно проверить, что + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \max(q_n, 0) - \min(p_n, 0) < \veps + \] + Из условия следует, что $\max(q_n, 0) - \min(p_n, 0) + = q_n - p_n < \veps$ (исходя из определения гнезда). + А значит, эквивалентность верна и $c = 0$. То есть + в каждом случае выполняется хотя бы одно из трех + утверждений. + \end{itemize} +\end{proof} + +\begin{note} + Для гнезд одного и того же числа: + $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = m}^\infty$, где $m \in \N$. + + Это означает, что если $a > 0$, то + \[ + (\exists \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n}^\infty \in a) + (\forall n \in \N)\ p_n > 0 + \] +\end{note} + +\subsubsection*{Произведение} + +\begin{definition} + \textit{Произведением} двух положительных действительных + чисел с представлениями + $\{[p_n;q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty,\ p_1 > 0$ и + $\{[r_n;s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty,\ r_1 > 0$ называют + действительное число, представляемое гнездом + $\{[p_n \cdot r_n;q_n \cdot s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ +\end{definition} + +Доопределим произведение на всё множество $\R$: +\[ + a \cdot b := \System{ + &{-(a \cdot (-b)),\ a > 0,\ b < 0} + \\ + &{(-a) \cdot (-b),\ a < 0,\ b < 0} + } +\] +А также $a \cdot 0 = 0 \cdot a = 0$, $\forall a \in \R$ + +\begin{theorem} + Произведение определено корректно. Справедливы свойства + + \begin{enumerate} + \item[II-а).] $(\forall a, b \in \R) \ a + \cdot b = b \cdot a$ \textit{(коммутативность)} + \item[II-б).] $(\forall a, b, c \in \R)\ + (a \cdot b) \cdot c = a \cdot (b \cdot c)$ \textit{(ассоциативность)} + \item[II-в).] $(\forall a \in \R) \ a \cdot + 1 = 1 \cdot a = a$ \textit{(нейтральный элемент)} + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + \begin{itemize} + \item Докажем корректность произведения: + \[ + \System{\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \\ + \{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \sim + \{[r'_n; s'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty} + \Ra + \{[p_n \cdot r_n; q_n \cdot s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \sim \{[p'_n \cdot r'_n; q'_n \cdot s'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Для начала покажем, что просто произведение положительных + действительных чисел вообще является системой + стягивающейся рациональных отрезков. Так как + $r_1 > 0$ и $p_1 > 0$ (из определения произведения), то + \begin{align*} + &\System{ + &r_n \le s_n \\ + &p_n \le q_n + } + \Ra p_n r_n \le q_n r_n \le q_n s_n \\ + &q_n s_n - p_n r_n \le q_n (s_n - r_n) + + r_n (q_n - p_n) \le q_1 (s_n - r_n) + r_1 (q_n - p_n) + \end{align*} + $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ - система + стягивающихся рациональных отрезков, значит + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ q_n - p_n < \frac{\veps}{2s_1} + \] + + Аналогично для $\{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ s_n - r_n < \frac{\veps}{2q_1} + \] + + $\Ra q_n s_n - p_n r_n \le q_1 (s_n - r_n) + + r_1 (q_n - p_n) < q_1 \cdot \frac{\veps}{2q_1} + + r_1 \cdot \frac{\veps}{2r_1} = \veps$, а это значит, что + $\{[p_n \cdot r_n; q_n \cdot s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ - тоже система + стягивающихся рациональных отрезков. + + Далее покажем, что произведения разных представителей классов эквивалентны: + \begin{multline*} + \max(q_n s_n, q'_n s'_n) - \min(p_n r_n, p'_n r'_n) \le \\ + \le \max(q_n, q'_n) \cdot \max(s_n, s'_n) - \min(p_n, p'_n) + \cdot \min(r_n, r'_n) = \\ + = \max(q_n, q'_n) \cdot \max(s_n, s'_n) - \max(s_n, s'_n) + \cdot \min(p_n, p'_n) + \\ + + \max(s_n, s'_n) \cdot \min(p_n, p'_n) - \min(p_n, p'_n) + \cdot \min(r_n, r'_n) = \\ + = \max(s_n, s'_n) \cdot (\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)) + + \min(p_n, p'_n) \cdot (\max(s_n, s'_n) - \min(r_n, r'_n)) \le \\ + \le \max(s_1, s'_1) \cdot (\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)) + + \max(p_1, p'_1) \cdot (\max(s_n, s'_n) - \min(r_n, r'_n)) + \end{multline*} + + Из определения действительных чисел следует, что + \begin{align*} + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_1 \in \N) + (\forall n > N_1)\ \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) + < \frac{\veps}{2 \cdot \max(s_1, s_1)} + \\ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N_2 \in \N) + (\forall n > N_2)\ \max(s_n, s'_n) - \min(r_n, r'_n) + < \frac{\veps}{2 \cdot \max(p_1, p_1)} + \end{align*} + + А значит + \[ + \max(q_n s_n, q'_n s'_n) - \min(p_n r_n, p'_n, r'_n) < \veps + \] + \item \textit{Коммутативность} следует тривиальным образом + из коммутативности произведения рациональных чисел + \item \textit{Ассоциативность} следует напрямую из ассоциативности + произведения рациональных чисел + \item \textit{Нейтральный элемент} следует из нейтрального элемента + произведения рациональных чисел + \end{itemize} +\end{proof} + +\subsubsection*{Обратное действительное число по произведению} + +\begin{definition}~ + + \begin{itemize} + \item Если действительное число положительно: + $(\forall a \in \R,\ a > 0)$, то обратным к нему + числом $\frac{1}{a}$ называется то, которому + $\ni \{[\frac{1}{p_n}, \frac{1}{q_n}] + _{\Q}\}_{n = 1}^{\infty}$, где + $\{[p_n, q_n]_{\Q}\}_{n = 1}^{\infty} \in a, \ p_1 > 0$; + \item Для отрицательных чисел: + $\ (\forall a \in \R, a < 0)$ + \[ + \frac{1}{a} := -(-\frac{1}{a}) + \] + \end{itemize} +\end{definition} + +\begin{lemma} + Если $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$ представляет + число $c \in \R$, то $(\forall n \in \N)\ p_n \le c \le q_n$ +\end{lemma} + +\begin{anote} + Возможно, при первом взгляде Вас смутило сравнение + рационального и действительного чисел, но на самом деле здесь + все определено вполне корректно: рациональное в данном случае + рассматривается как член множества действительных (в виде + $\{[p_n; p_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty$) и сравнение работает + определенным ранее образом для двух действительных. +\end{anote} + +\begin{proof} + Предположим обратное, то есть + \[ + (\exists n_0 \in \N)\ p_{n_0} > c + \lra p_{n_0} - c > 0 + \] + Выражение слева является числом, поэтому сопоставим ему систему + \[ + p_{n_0} - c \ni \{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Так как $p_{n_0} - c > 0$, из определения следует: + \[ + (\exists N_1 \in \N)(\forall n_1 > N_1)\ r_{n_1} > 0 + \] + А число $p_{n_0}$ тогда будет представлять система + \[ + p_{n_0} \ni \{[p_{n_0}; p_{n_0}]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Рассмотрим $n > \max(n_0, N_1)$. Тогда, разность + $p_{n_0} - (p_{n_0} - c)$ с одной стороны, равна + \[ + p_{n_0} - (p_{n_0} - c) = p_{n_0} - p_{n_0} + c = c + \] + А с другой стороны, + \[ + p_{n_0} - (p_{n_0} - c) \ni \{[p_{n_0} - s_n; p_{n_0} - r_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Стало быть, так как $c = p_{n_0} - (p_{n_0} - c) \Ra$ + \[ + \{[p_{n_0} - s_n; p_{n_0} - r_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \sim \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Выясним отношения между границами отрезков: + \[ + p_{n_0} - s_n \le p_{n_0} - r_n < p_{n_0} \le p_n \le q_n + \] + А если системы эквивалентны, то + \[ + \max(q_n, p_{n_0} - r_n) - \min(p_n, p_{n_0} - s_n) = + q_n - p_{n_0} + s_n + \] + При этом стоит заметить, что $q_n \ge p_{n_0 + 1}$, + так как $(\forall i, j \in \N)\ q_i \ge p_j$, при этом + $s_n > r_n > 0$. В свою очередь + \[ + q_n - p_{n_0} + s_n > p_{n_0 + 1} - p_{n_0} + r_n > p_{n_0 + 1} - p_{n_0} + \] + Вот мы и получили константу и доказали, что наши гнезда не + эквивалентны по определению, то есть мы получили противоречие. + +\end{proof} + +\begin{theorem} + Определение обратного числа корректно, справедливы + свойства: + + \begin{enumerate} + \item[II-г).] $(\forall a \in \R,\ a\neq 0)\ + \frac{1}{a} \cdot a = a \cdot \frac{1}{a} = 1$ + \item[I-II).] $(\forall a, b, c \in \R)\ a \cdot + (b + c) = a \cdot b + a \cdot c$ + \item[I-III).] $(\forall a, b, c \in \R)(a \le b) + \Ra (a + c \le b + c)$ + \item[II-III).] $(\forall a, b \in \R) + (\forall c > 0, c\in \R)(a \le b) + \Ra (a \cdot c \le b \cdot c)$ + \item[IV).] $(\forall a \in \R)(\forall b \neq 0, + b \in \R)(\exists n \in \Z) \ b \cdot n > a$ (Свойство Архимеда) + + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof}~ + + \begin{itemize} + \item Докажем \textit{корректность}, для начала + покажем, что такая система отрезков вообще будет стягиваться: + \[ + \frac{1}{p_n} - \frac{1}{q_n} = + \frac{q_n - p_n}{p_n \cdot q_n} \le + \frac{q_n - p_n}{p^2_n} \le \frac{q_n - p_n}{p^2_1} + \] + По условию стягивания изначального числа: + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ q_n - p_n < \veps \cdot p^2_1 + \] + \[ + \Ra \frac{1}{p_n} - \frac{1}{q_n} \le + \frac{q_n - p_n}{p^2_1} < + \frac{\veps \cdot p^2_1}{p^2_1} = \veps + \] + + Теперь докажем, что определение не зависит от + представителя класса. Нам дано: + \[ + \System{\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in a + \\ + \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in a} + \Ra \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \sim \{[p'_n; q'_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + \] + Отсюда следует: + \[ + (\forall \veps \in \Q_+)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ \max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n) < \veps + \cdot (\min(p_1, p'_1))^2 + \] + Тогда, так как $p_n > 0$ и $p'_n > 0$, верно следующее: + \begin{multline*} + \max\left(\frac{1}{p_n}, \frac{1}{p'_n}\right) - + \min\left(\frac{1}{q_n}, \frac{1}{q'_n}\right) = + \frac{1}{\min(p_n, p'_n)} - \frac{1}{\max(q_n, q'_n)} =\\ + = \frac{\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)}{\min(p_n, p'_n) + \cdot \max(q_n, q'_n)} \le \frac{\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)} + {(\min(p_n, p'_n))^2} \le \\ + \le \frac{\max(q_n, q'_n) - \min(p_n, p'_n)} + {(\min(p_1, p'_1))^2} < \veps + \end{multline*} + \item \textit{Дистрибутивность} выполняется как следствие + дистрибутивности на множестве рациональных чисел + \item Следующее свойство доказывается тривиально: + + $a \le b \lra b - a \ge 0 \lra (b + c) - (a + c) \ge 0 + \lra a + c \le b + c$ + + \item Предпоследнее утверждение можно доказать, рассмотрев + возможные случаи: + \[ + a \le b \lra (a = b) \vee (a < b) + \] + Если верна первая скобка, то $(b - a)$ представима + в виде гнезда $\{[0; 0]_\Q\}_{n = 1}^\infty$, тогда + можно домножить оба нуля на любые положительные + рациональные числа ($c > 0$) и также получить ноль: + \[ + b - a = 0 \lra (b - a) \cdot c = 0 \lra b \cdot c - + a \cdot c = 0 \Ra a + c \le b + c + \] + + \item \textit{Свойство Архимеда} доказывается при помощи + рациональных чисел: + + Пусть $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in a$ + и $\{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in b$ + + По вышедоказанной лемме + $a \le q_1$ и $b \ge r_1$. Применим + теперь свойство Архимеда для рациональных чисел: + \[ + (\exists n \in \N)\ n \cdot b \ge n \cdot r_1 > q_1 \ge a + \] + \end{itemize} + +\end{proof} + + +\subsubsection*{Верхняя и нижняя грани} + +\begin{definition} + Множество $A \subset \R$ называется огрниченным + сверху (снизу), если $(\exists C (c) \in \R) + (\forall x \in A)\ x \le C \ (x \ge c)$. Число + $C (c)$ называется в этом случае верхней (нижней) + гранью А. +\end{definition} + +\begin{theorem} + Свойство полноты. (V) + + Если $A, B \subset \R$ - непустые множества, + такие что $A \cup B = \R$ и $(\forall a \in A) + (\forall b \in B)\ a < b$, то + $(\exists c \in \R)(\forall a \in A)(\forall b \in B) + \ a \le c \le b$. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Построим $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in c$ - систему стягивающихся + отрезков. Будем брать с каждым шагом более точное десятичное + приближение к нашей искомой границе (при этом наибольший и + наименьший элементы всегда будут, так как мы берем множество + целых чисел): + \[ + p_n - \text{ наибольшее } \left(\frac{1}{10^{n - 1}}\Z\right) \cap A, + \ q_n - \text{ наименьшее } \left(\frac{1}{10^{n - 1}}\Z\right) \cap B + \] + + Предположим, что $(\exists b \in B)\ c > b \Ra c + (-b) > 0 + \Ra (\exists n \in \N):$ + \[ + \frac{1}{10^{n - 1}} < c - b + \] + Так как $\{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty \in c \Ra$ по лемме + $c \in [p_n, q_n] \Ra$ + \[ + c - p_n \le q_n - p_n < c - b \Ra p_n > b + \] + А так как $p_n \in A,\ b \in B$, то мы получили противоречие: + $(\exists p_n \in A)(\exists b \in B)\ p_n \ge b$ +\end{proof} + +\subsubsection*{Другие определения действительных чисел} + +\begin{note} + Дедекиндово сечение - это такое разбиение + $\Q$ на непустые множества $A, B$, что + $(\forall a \in A)(\forall b \in B)\ a < b$. + В дедекиндовой теории действительное число + --- это сечение. +\end{note} + +\begin{note} + Построенное в доказательстве гнедо даёт + представление действительного числа в виде + бесконечной десятичной дроби. +\end{note} + +\begin{note} + Свойства I-V можно принять за аксиомы. Можно + доказать, что любые две системы, удовлетворяющие + I-V, изоморфны друг другу. +\end{note} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/5lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/5lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..38cf0e9d --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/5lecture.tex @@ -0,0 +1,454 @@ +\subsection{Комплексные числа} + +\begin{definition} + \textit{Множеством комплексных чисел} называют множество $\Cm = \R^2$. +\end{definition} + +\subsubsection*{Сложение} + +\begin{definition} + \textit{Суммой} двух комплексных чисел $(a, b)$ и $(c, d)$ называют число + \[ + (a, b) + (c, d) := (a + c, b + d) + \] +\end{definition} + +\subsubsection*{Умножение} + +\begin{definition} + \textit{Произведением} двух комплексных чисел $(a, b)$ и $(c, d)$ называют число + \[ + (a, b) \cdot (c, d) := (ac - bd, ad + bc) + \] +\end{definition} + +\subsubsection*{Мнимая единица} + +\begin{definition} + \textit{Мнимой единицей} $i$ называют комплексное число $(0, 1)$, которое из определения выше имеет свойство: + \[ + i^2 := -1 + \] +\end{definition} + +\begin{proposition} + Множество $\R$ вложено в множество $\Cm$. +\end{proposition} + +\begin{proof} + Действительно, если $a \in R$, то $a = (a, 0)$. Несложно проверить, что все операции будут точно такими же, как и с обычными действительными числами. +\end{proof} + +\subsubsection*{Алгебраическая форма комплексного числа} + +\begin{definition} + Заметим, что $(a, b) = a \cdot (1, 0) + b \cdot (0, 1)$. То есть: + $$ + (a, b) = a + bi + $$ + Запись числа $z$ в виде $a + bi$ называется \textit{алгебраической формой комплексного числа} +\end{definition} + +\begin{center} + \scalebox{1}{ + \begin{tikzpicture} + \clip (-1.4, -1.3) rectangle (3.4, 3.3); + \draw [->] (-1, 0) -- (3, 0) node [above, black] {$\re z$}; + \draw [->] (0, -1) -- (0, 3) node [right, black] {$\im z$}; + + \draw [line width = 1pt, black!15!blue] (1.4,3pt) -- (1.4,-3pt) node [below, black] {$1$}; + \draw [line width = 1pt, black!15!blue] (3pt,1.4) -- (-3pt,1.4) node [left, black] {$i$}; + + \draw [->, black!15!blue] (0, 0) -- (2, 1.5) node [black, above right, scale = 1.2] {$z$}; + \node[draw, circle, inner sep=1.4pt, fill, black!15!blue] at (2.06, 1.54) {}; + + \coordinate (a1) at (2, 1.5); + \coordinate (b) at (0, 0); + \coordinate (c) at (1, 0); + + \pic [draw, ->] {angle = c--b--a1}; + \node [] at (0.75, 0.25) {$\phi$}; + \end{tikzpicture} + } +\end{center} + +\begin{definition} + \textit{Модулем} комплексного числа нызывают число: + $$ + |z| := \sqrt{a^2 + b^2} + $$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Реальной частью} комплексного числа называют число $a$ в его алгебраической форме: + $$ + \re(a + bi) := a + $$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Мнимой частью} комплексного числа называют число $b$ в его алгебраической форме: + $$ + \im(a + bi) := b + $$ +\end{definition} + +\subsubsection*{Неравенство треугольника} + +\begin{center} + \scalebox{1}{ + \begin{tikzpicture} + \clip (-1.4, -1.3) rectangle (3.4, 3.3); + \draw [->] (-1, 0) -- (3, 0) node [above, black] {$\re z$}; + \draw [->] (0, -1) -- (0, 3) node [right, black] {$\im z$}; + + \draw [line width = 1pt, black!15!blue] (1,3pt) -- (1,-3pt) node [below, black] {$1$}; + \draw [line width = 1pt, black!15!blue] (3pt,1) -- (-3pt,1) node [left, black] {$i$}; + + \draw [->, black!15!blue] (0, 0) -- (1.8, 0.8) node [black, below, scale = 1] {}; + \node[draw, circle, inner sep=1pt, fill, black!15!blue] at (1.85, 0.82) {}; + \node [] at (1.25, 0.3) {$z_1$}; + + \draw [->, black!15!blue] (1.85, 0.82) -- (2.3, 2.6) node [black, below, scale = 1] {}; + \node[draw, circle, inner sep=1pt, fill, black!15!blue] at (2.34, 2.63) {}; + \node [] at (2.4, 2) {$z_2$}; + + \draw [->, black!15!blue] (0.0, 0.0) -- (2.3, 2.6) node [black, below, scale = 1] {}; + \node [] at (0.95, 2.05) {$z_1 + z_2$}; + \end{tikzpicture} + } +\end{center} + +Геометрически очевидны следующие неравенства: +\begin{align*} + &|z_1 + z_2| \le |z_1| + |z_2| \\ + &|z_1 - z_2| \ge ||z_1| - |z_2|| +\end{align*} + +\subsubsection*{Деление комплексных чисел} + +\begin{definition} + Комплексное число $z_3$ называется \textit{частным} от деления числа $z_1$ на число $z_2$, если верно равенство: + $$ + z_2 \cdot z_3 = z_1 \lra z_3 := \frac{z_1}{z_2} := z_1 / z_2 + $$ +\end{definition} + +\begin{corollary} + Выведем действительную и мнимую часть частного, если $z_1 = a + bi$, а $z_2 = c + di$. При этом обозначим $z_3 = x + yi$: + \begin{align*} + &(c + di) \cdot (x + yi) = a + bi + \\ + &cx - dy + (cy + dx)i = a + bi + \\ + &\Ra \System{a = cx - dy \\ b = cy + dx} + \Ra \System{x = \frac{\dse ac + bd}{\dse c^2 + d^2} \\ y = \frac{\dse bc - ad}{\dse c^2 + d^2}} + \end{align*} +\end{corollary} + +\subsubsection*{Комплексно сопряженное число} + +\begin{definition} + Число $\bar{z}$ называется \textit{комплексно сопряжённым} к числу $z$, если + $$ + z = a + bi \Ra \bar{z} = a - bi + $$ +\end{definition} + +\begin{proposition} + Произведение комплексного числа $z$ на своё сопряженное является квадратом модуля +\end{proposition} + +\begin{proof} + Пусть $z = a + bi$. Тогда: + $$ + z \cdot \bar{z} = (a + bi) \cdot (a - bi) = a^2 + b^2 = |z|^2 + $$ +\end{proof} + +\subsubsection*{Аргумент комплексного числа} + +\begin{definition} + \textit{Аргументом} комплексного числа $z = a + bi$ называется угол $\phi$, отсчитываемый от положительного направления оси $\re$, с точностью до $2\pi k$, $k \in \Z$ + $$ + \arg z = \phi + 2\pi k, k \in \Z + $$ + Угол считается положительным, если отсчитывается против часовой стрелки, и отрицательным, если наоборот. +\end{definition} + +\begin{note} + Аргумент определен только для комплексного числа, не равного нулю. +\end{note} + +\subsubsection*{Комплексное число в полярной записи} + +\begin{definition} + Несложно заметить, что + \begin{align*} + a = |z| \cdot \cos \phi \\ + b = |z| \cdot \sin \phi + \end{align*} + $$ + \Ra z = |z|(\cos \phi + i \sin \phi) + $$ +\end{definition} + +\subsubsection*{Умножение чисел в полярных координатах} + +Пусть есть 2 комплексных числа $z_1$ и $z_2$: + +\begin{align*} + z_1 = |z_1|(\cos\phi + i \sin\phi) + \\ + z_2 = |z_2|(\cos\psi + i \sin\psi) +\end{align*} + +Найдём их произведение в виде комплексного числа, записанного в полярных координатах: +\begin{multline} + z_1 \cdot z_2 = |z_1||z_2|(\cos\phi + i \sin\phi)(\cos\psi + i \sin\psi) = \\ + |z_1||z_2|(\cos\phi \cdot \cos\psi - \sin\phi \cdot \sin\psi + i(\sin\phi \cdot \cos\psi + \sin\psi \cdot \cos\phi)) = \\ + |z_1||z_2|(\cos(\phi + \psi) + i \sin(\phi + \psi)) +\end{multline} + +Таким образом, +$$ + \System{ + &\arg(z \cdot w) = \arg(z) + \arg(w) + \\ + &|z_1 \cdot z_2| = |z_1| \cdot |z_2| + } +$$ + +\subsubsection*{Показательная форма комплексного числа} + +\begin{definition} + Комплексное число можно записать как степень по натуральному основанию + $$ + \cos \phi + i \sin \phi = e^{i \phi} + $$ + Также это выражение называется \textit{формулой Эйлера}. С её помощью, комплексное число можно записать в \textit{показательной форме}. + $$ + z = |z| \cdot e^{i \phi} + $$ +\end{definition} + +\begin{note} + Сейчас формулу Эйлера нужно принять <<на веру>>. В будущем её можно и нужно доказать. +\end{note} + +\subsubsection*{Комплексное расширение тригонометрических функций} + +Имея на руках формулу Эйлера, можно вывести интересные выражения для тригонометрических функций: +\begin{align*} + e^{i\phi} &= \cos\phi + i \sin\phi + \\ + e^{-i\phi} &= \cos\phi - i \sin\phi + \\ + \Ra \cos\phi &= \frac{\dse e^{i\phi} + e^{-i\phi}}{2} + \\ + \sin\phi &= \frac{\dse e^{i\phi} - e^{-i\phi}}{2} + \\ + \tg\phi &= \frac{\sin\phi}{\cos\phi} + \\ + \ctg\phi &= \frac{\cos\phi}{\sin\phi} +\end{align*} + +\subsubsection*{Формула Муавра} + +\begin{definition} + \textit{Формулой Муавра} называется выражение: + + \[ + (\cos \phi + i \sin \phi)^n = \cos n\phi + i \sin n\phi,\ n \in \Z + \] +\end{definition} + +С помощью формулы Муавра можно находить натуральную степень комплексного числа: + +\[ + z^n = |z|^n (\cos n\phi + i \sin n\phi) = (|z|(\cos \phi + i \sin \phi))^n +\] + +\subsubsection*{Натуральный корень из комплексного числа} + +Решим уравнение $z^n = w$ + +\begin{enumerate} + \item $w = 0 \Ra z = 0$ + \item \begin{align*} + &w \neq 0 \Ra w = |w|(\cos \psi + i \sin \psi) + \\ + &z = |z|(\cos \phi + i \sin \phi) + \\ + &z^n = |z|^n(\cos n\phi + i \sin n\phi) + \\ + &\Ra |z| = \sqrt[n]{|w|},\ n\phi = \psi + 2\pi k,\ k \in \Z + \\ + &\phi = \frac{\psi + 2\pi k}{n},\ k = \{0, 1, \dots n - 1\} + \end{align*} +\end{enumerate} + +\section{Пределы} + +\subsection{Дополнительные свойства действительных чисел} + +\subsubsection*{Плотность множества рациональных чисел в множестве действительных} + +\begin{proposition} + Между любыми двумя неравными действительными числами найдётся рациональное. + \[ + (\forall a, b \in \R\ |\ a < b)(\exists c \in \Q)\ |\ a < c < b + \] +\end{proposition} + +\begin{proof} + По определению действительных чисел + $$ + a := \{[p_n; q_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty,\ b := \{[r_n; s_n]_\Q\}_{n = 1}^\infty + $$ + $r_1 - q_1 > 0;\ r_1 > q_1 \Ra c:= \frac{r_1 + q_1}{2} \Ra a \le + q_n \le q_1 < c < r_1 \le r_n \le b$ +\end{proof} + +\subsubsection*{Равномощность} + +\begin{definition} + Множества $A$ и $B$ называются \textit{равномощными}, + если существует биекция из $A$ в $B$. Обозначается как + $A \simeq B$ +\end{definition} + +\subsubsection*{Счётность} + +\begin{definition} + Множство $A$ называется \textit{счётным}, если оно равномощно $\N$ +\end{definition} + +\subsubsection*{Теорема Кантора} + +\begin{proposition} + $\Q$ счётно, $R$ - несчётно +\end{proposition} + +\begin{proof} + По определению рационального числа, $(\forall r \in \Q)\ r = \frac{m}{n}, m \in \Z, n \in \N$. То есть число полностью задаётся парой $(m, n)$. Отсюда + \[ + \Q \subset \Z \times \N + \] + Построим таблицу, где номер столбца будет обозначать числитель, + а номер строки --- знаменатель рационального числа. + + \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|} + \hline + & 0 & 1 & -1 & 2\\ + \hline + 1 & 1 & 2 & 3 & 5\\ + \hline + 2 & $\times$ & 4 & 6 & \\ + \hline + 3 & $\times$ & 7 & & \\ + \hline + 4 & $\times$ & & & \\ + \hline + \end{tabular} + + Пронумеруем все клетки по диагонали (как в таблице). Так мы построили + биекцию между множеством $\Q$ и множеством $\N$. Значит, по определению + $\Q$ является счётным. + + При помощи функций несложно показать, что $\R \simeq [0; 1)$. Предположим, что $[0; 1)$ - счётно, то есть $[0, 1) = \{x_1, x_2, \dots\}$ + Запишем каждое число в виде десятичной дроби: + \begin{align*} + &{x_1 = 0, \alpha_{11} \alpha_{12} \alpha_{13}} + \\ + &{x_2 = 0, \alpha_{21} \alpha_{22} \alpha_{23}} + \\ + &{x_3 = 0, \alpha_{31} \alpha_{32} \alpha_{33}} + \\ + &\vdots + \end{align*} + Рассмотрим число $\gamma = 0,\alpha_{11}\alpha_{22}\alpha_{33}\dots$. Сдвинем циклически на 1 назад каждую цифру числа (т.е. $\alpha'_{ii} = \alpha_{ii} - 1$ если $> 0$, иначе $\alpha'_{ii} = 9$) и посмотрим на число $\gamma'$ + \[ + \gamma' = 0,\alpha'_{11}\alpha'_{22}\alpha'_{33}\dots + \] + Утверждение - данное число никогда не встречалось в таблице. + Действительно, для любого $x_m,\ m \in \N$ они будут различны + в $\alpha_{mm}$ знаке. То есть предположение неверно и + $\R \gtrsim \N$ +\end{proof} + +\begin{definition} + Множество, равномощное $\R$, называется множеством мощности + континуума. +\end{definition} + +\begin{definition} + Если $A \subset \R$ --- ограниченное сверху множество, то число + + $M \in \R\ |\ (\forall a \in A)\ a \le M$ называется \textit{верхней гранью} множества $A$. + Наименьшая из верхних граней называется + \textit{точной верхней гранью}, обозначается как $\sup A$ + (supremum) +\end{definition} + +\begin{definition} + Если $A \subset \R$ --- ограниченное снизу множество, то число + + $m \in \R\ |\ (\forall a \in A)\ a \ge m$ называется \textit{нижней гранью} множества $A$. + Наибольшая из нижних граней называется \textit{точной нижней гранью}, + обозначается как $\inf A$ (infinum) +\end{definition} + +\begin{definition} + $c = \sup E \overset{def}{\lra} + \System{ + &(\forall x \in E)\ x \le c + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists x \in E)\ c - \eps < x} + $ + + $\sup E = \max E \lra c \in E$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (О существовании точной верхней (нижней) грани). + Любое непустое ограниченное сверху (снизу) множество действительных чисел имеет точную верхнюю (нижнюю) грань. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Пусть $E \subset \R$ - ограниченное сверху множество. Обозначим через + $B$ множество всех верхних граней множества $E$ ($B \neq \emptyset$). + Тогда $A := \R \backslash B$. + + Множество $E$ - непустое $\lra \exists x \in E$. Это значит, что + \[ + (\forall a \in \R,\ a < x) \Ra a \in A + \] + То есть и $A$ - непустое множество. При этом + \[ + (\forall b \in B) (\forall l \in \R \such l \ge b) \Ra l \in B + \] + В итоге имеем, что + \[ + A, B \subset \R;\ A \cap B = \emptyset;\ (\forall a \in A) + (\forall b \in B)\ a < b + \] + Значит, по свойству полноты множества $\R$: + \[ + (\exists c \in \R)(\forall a \in A, b \in B)\ a \le c \le b + \] + Докажем, что $c = \sup E$: + + Разберёмся с первой частью ($c \in B$): предположим обратное. Тогда + \[ + c \notin B \Ra (\exists x \in E)\ x > c + \] + Рассмотрим число $\frac{c + x}{2}$: + \[ + c < \frac{c + x}{2} < x + \] + Так как $\frac{c + x}{2} < x$, то $\frac{c + x}{2} \in A \Ra$ $c < a$, что противоречит его определению ($c \ge a$). + + Утверждение, что $c$ --- наименьший элемент множества $B$ + доказывается также, от противного: пусть $(\exists c' \in B) + \ c' < c$. Тогда $(\exists b = c' \in B)\ b < c$, противоречие ($c \le b$). +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/6lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/6lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..43847f31 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/6lecture.tex @@ -0,0 +1,221 @@ +\subsection{Предел последовательности} + +\begin{definition} + $x_n := x(n)$, если существует отображение $x:\ \N \rightarrow \R$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Число $l \in \R$ называется \textit{пределом последовательности} $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \subset R$, если + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ |x_n - l| < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Говорят, что последовательность $\{x_n\}$ + \textit{сходящаяся}, или \textit{сходится} к $l$, + если $\exists l \in \R\ |\ \liml_{n \to \infty} x_n = l$. + В ином случае $\{x_n\}$ расходится. +\end{definition} + +\begin{example} + \[ + \liml_{n \to \infty} \frac{1}{n} = 0 \lra (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(n > N)\ \left|\frac{1}{n} - 0\right| < \eps + \] + Положим $N := \left\lceil\frac{1}{\eps}\right\rceil + 1$. Тогда $\forall n > N \Ra n > \frac{1}{\eps} \Ra |\frac{1}{n} - 0| < \eps \Ra$ предел доказан. +\end{example} + +\begin{theorem}(О единственности предела последовательности). + Числовая последовательность может иметь не более одного предела. +\end{theorem} + +\begin{proof} + Предположим, что $\exists l_1, l_2 \in \R\ | + \ \liml_{n \to \infty} x_n = l_1, \liml_{n \to \infty} x_n = l_2$. Тогда: + \[ + \System{ + \liml_{n \to \infty} x_n = l_1 \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1)\ |x_n - l_1| < \eps + \lra l_1 - \eps < x_n < l_1 + \eps + \\ + \liml_{n \to \infty} x_n = l_2 \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2)\ |x_n - l_2| < \eps + \lra l_2 - \eps < x_n < l_2 + \eps + } + \] + Рассмотрим $\eps = \frac{l_2 - l_1}{2} > 0$, $\forall n > max(N_1, N_2)$: + \[ + \System{ + l_1 + \eps = l_1 + \frac{l_2 - l_1}{2} = \frac{l_1 + l_2}{2} + \\ + l_2 - \eps = l_2 - \frac{l_2 - l_1}{2} = \frac{l_1 + l_2}{2} + } + \Ra \frac{l_1 + l_2}{2} < x_n < \frac{l_1 + l_2}{2} + \] + Получили противоречие, значит предположение неверно. +\end{proof} + +\subsubsection*{Свойства предела, связанные с неравенствами} + +\begin{theorem}(Свойства предела, связанные с неравенствами) + + \begin{enumerate} + \item (Ограниченность сходящейся последовательности) Если + последовательность сходится, то она ограничена. + + \item (Отделенность от нуля и сохранение знака) Если + последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ сходится к + $l \neq 0$, то $(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ \sgn x_n + = \sgn l$ и $|x_n| > \frac{|l|}{2}$ + + \item (Переход к пределу в неравенстве) Если + $\liml_{n \to \infty} x = x_0 \in \R$, $\liml_{n \to \infty} + y = y_0 \in \R$ и $(\exists N \in \N)(\forall n \ge N)\ x_n \le y_n \ + (x_n < y_n)$, то $x_0 \le y_0$ + + \item (О промежуточной последовательности) Если + $\liml_{n \to \infty} x_n = \liml_{n \to \infty} z_n = l$ и + $(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ x_n \le y_n \le z_n$, то + $\exists \liml_{n \to \infty} y_n = l$ + \end{enumerate} +\end{theorem} + +\begin{proof} + \begin{enumerate} + \item По условию, $(\exists l \in \R)(\forall \eps > 0) + (\exists N \in \N)(\forall n > N)\ |x_n - l| < \eps$. + + Положим $\eps := 1 > 0$. Тогда $\forall n > N + \ l - 1 < x_n < l + 1$. Отсюда следует, что + + \begin{align*} + x_n \le \max(x_1, x_2, \dots, x_N, l + 1) \Ra + \{x_n\}_{n = 1}^\infty - \text{ ограничена сверху} + \\ + x_n \ge \min(x_1, x_2, \dots, x_N, l - 1) \Ra + \{x_n\}_{n = 1}^\infty - \text{ ограничена снизу} + \end{align*} + + \item По условию, $(\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ |x_n - l| < \eps \lra l - \eps < x_n < l + \eps$. + + Тогда, рассмотрим $\eps := \frac{|l|}{2} > 0$. + \begin{align*} + l > 0 \Ra x_n > l - \eps = \frac{l}{2} > 0 \Ra + \sgn x_n = \sgn l,\ |x_n| > |\frac{l}{2}| + \\ + l < 0 \Ra x_n < l + \eps = \frac{l}{2} < 0 \Ra + \sgn x_n = \sgn l,\ |x_n| > |\frac{l}{2}| + \end{align*} + + \item От противного. Пусть $x_0 > y_0$. Тогда, по условию: + \begin{align*} + \liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1)\ x_0 - \eps < x_n < x_0 + \eps + \\ + \liml_{n \to \infty} y_n = y_0 \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2)\ y_0 - \eps < y_n < y_0 + \eps + \end{align*} + Рассмотрим $\eps := \frac{x_0 - y_0}{2} > 0$, $\forall n > \max(N_1, N_2)$: + \[ + y_n < y_0 + \eps = \frac{x_0 + y_0}{2} = x_0 - \eps < x_n + \] + Получили противоречие ($x_n \le y_n$). + + \item По условию, + \[ + \System{ + \liml_{n \to \infty} x_n = l \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1)\ |x_n - l| < \eps + \\ + \liml_{n \to \infty} z_n = l \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2)\ |z_n - l| < \eps + } + \] + Отсюда следует: $l - \eps < x_n \le y_n \le z_n < l + \eps \Ra |y_n - l| < \eps$, то есть $\liml_{n \to \infty} y_n = l$ + \end{enumerate} +\end{proof} + +\subsubsection*{Арифметические операции со сходящимися последовательностями} + +\begin{theorem} + Арифметические операции со сходящимися последовательностями +\end{theorem} + +Пусть $\liml_{n \to \infty} x_n = x_0 \in \R$, +$\liml_{n \to \infty} y_n = y_0 \in \R$. Тогда + +\begin{enumerate} + \item $\liml_{n \to \infty} (x_n \pm y_n) = x_0 \pm y_0$ + \item $\liml_{n \to \infty} (x_n \cdot y_n) = x_0 \cdot y_0$ + \item Если $(\forall n \in \N)\ y_n \neq 0$ и $y_0 \neq 0$, то $\liml_{n \to \infty} \frac{x_n}{y_n} = \frac{x_0}{y_0}$ +\end{enumerate} + +\begin{proof} +\begin{enumerate} + \item[1.] + По определению + \begin{align*} + (\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1) + \ |x_n - x_0| < \frac{\eps}{2} + \\ + (\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2) + \ |y_n - y_0| < \frac{\eps}{2} + \end{align*} + Рассмотрим $\forall n > \max(N_1, N_2)$, тогда + \[ + |(x_n \pm y_n) - (x_0 \pm y_0)| \le |x_n - x_0| + |y_n - y_0| + < \frac{\eps}{2} + \frac{\eps}{2} = \eps \Ra \liml_{n \to \infty} + (x_n \pm y_n) = x_0 \pm y_0 + \] + + \item[2.] + $(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1) + \ |x_n - x_0| < \frac{\eps}{2(|y_0| + 1)}$ + + Из теоремы выше, $(\exists C > 0)(\forall n \in \N)\ |x_n| \le C$ + + $\liml_{n \to \infty} y_n = y_0 \lra (\forall \eps > 0) + (\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2)\ |y_n - y_0| + < \frac{\eps}{2C}$ + + Рассмотрим $\forall n > \max(N_1, N_2)$: + \[ + |x_n y_n - x_0 y_0| = |x_n y_n - x_n y_0 + x_n y_0 - x_0 y_0| + \le |x_n y_n - x_n y_0| + |x_n y_0 - x_0 y_0| = + \] + \[ + = |x_n| \cdot |y_n - y_0| + |y_0| \cdot |x_n - x_0| < C + \cdot \frac{\eps}{2C} + |y_0|\frac{\eps}{2(|y_0| + 1)} < \eps + \] + \item[3.] + По условию, + \begin{align*} + &(\forall \eps > 0)(\exists N_1 \in \N)(\forall n > N_1) + \ |x_n - x_0| < \frac{|y_0|}{2} \cdot \frac{\eps}{2} + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N_2 \in \N)(\forall n > N_2) + \ |y_n - y_0| < \frac{|y_0|^2}{2(|x_0| + 1)} \cdot \frac{\eps}{2} + \end{align*} + Так как $\liml_{n \to \infty} y_n = y_0 \neq 0$, то + начиная с некоторого номера $|y_n| > \frac{|y_0|}{2}$. + Будем считать, что это верно $\forall n > N_2$ + (иначе можно \textit{подвинуть} наше значение $N_2$ вправо + настолько, что это станет верно). + + Рассмотрим $\forall n > \max(N_1, N_2)$ + \begin{multline*} + \left|\frac{x_n}{y_n} - \frac{x_0}{y_0}\right| = + \left|\frac{x_n y_0 - y_n x_0}{y_n y_0}\right| \le + \frac{|x_n y_0 - x_0 y_0|}{|y_n| \cdot |y_0|} + + \frac{|x_0 y_0 - y_n x_0|}{|y_n| \cdot |y_0|} = + \\ + = \frac{|x_n - x_0|}{|y_n|} + \frac{|x_0| \cdot + |y_0 - y_n|}{|y_n| \cdot |y_0|} < |x_n - x_0|\cdot + \frac{2}{|y_0|} + |y_0 - y_n| \cdot \frac{2|x_0|}{|y_0|^2} < + \\ + < \frac{\eps}{2} + \frac{\eps}{2} \cdot \frac{|x_0|}{|x_0| + 1} + < \eps + \end{multline*} +\end{enumerate} +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/7lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/7lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..3bbd3997 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/7lecture.tex @@ -0,0 +1,334 @@ +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{бесконечно малой}, если она сходящаяся и + $\liml_{n \to \infty} x_n = 0$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Предел произведения б.м. и ограниченной последовательностей) + Если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ - бесконечно малая, а + $\{y_n\}_{n = 1}^\infty$ ограничена, то + $\{x_ny_n\}_{n = 1}^\infty$ - бесконечно малая + последовательность. +\end{theorem} + +\begin{proof} + \begin{multline*} + \{y_n\}_{n = 1}^\infty$ - ограниченная $\Ra (\exists M > 0) + (\forall n \in \N)\ |y_n| \le M + \\ + \{x_n\}_{n = 1}^\infty$ - бесконечно малая $\Ra (\forall \eps > 0) + (\exists N \in \N)(\forall n > N)\ |x_n| < \frac{\eps}{M} + \\ + \Ra (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ + |x_n y_n| = |x_n| |y_n| < \frac{\eps}{M} \cdot M \le \eps + \end{multline*} +\end{proof} + +\begin{definition} + $\eps$-окрестностью числа $l \in \R$ называется $U_{\eps}(l) := (l - \eps, l + \eps)$. При этом $\eps > 0$. +\end{definition} + +\begin{definition} + Предел последовательности через $\eps$-окрестность + определяется как $\liml_{n \ra \infty} x_n = l \lra + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ x_n \in U_{\eps}(l)$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Отрицательной бесконечностью называется объект, для которого верно высказывание + $$ + \forall x \in \R \Ra -\infty < x + $$ +\end{definition} + +\begin{definition} + Положительной бесконечностью называется объект, для которого верно высказывание + $$ + \forall x \in \R \Ra x < +\infty + $$ +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Расширенным действительным множеством} называется множество + $$ + \bar{\R} = \R \cup \{-\infty, +\infty\} + $$ + На этом множестве нельзя складывать/умножать, но можно сравнивать +\end{definition} + +\begin{definition} + $\eps$-окрестность для бесконечностей определяется как + \begin{align*} + U_{\eps}(+\infty) := \left(\frac{1}{\eps}; +\infty\right) + \\ + U_{\eps}(-\infty) := \left(-\infty; -\frac{1}{\eps}\right) + \\ + U_{\eps}(\infty) := U_{\eps}(-\infty) \cup U_{\eps}(+\infty) + \end{align*} +\end{definition} + +\begin{definition} + Последовательностью $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется бесконечно большой, если + $$ + \liml_{n \ra \infty} x_n = -\infty, +\infty \text{ или } \infty + $$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Связь б.м. и б.б. последовательностей) + Пусть $\{x_n\} \subset \R \bs \{0\}$, тогда + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ - б.м. $\lra + \{\frac{1}{x_n}\}_{n = 1}^\infty$ - б.б. +\end{theorem} + +\begin{proof} + : + \begin{enumerate} + \item $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ - б.м. $\Ra (\forall \eps > 0) + (\exists N \in \N)(\forall n > N)\ |x_n| < \eps$. + Отсюда следует, что $\left|\frac{\dse 1}{\dse x_n}\right| > \frac{\dse 1}{\dse \eps} \lra \frac{\dse 1}{\dse x_n} \in U_{\eps}(\infty) \lra \liml_{n \ra \infty} \frac{\dse 1}{\dse x_n} = \infty$ + + \item $\liml_{n \ra \infty} \frac{1}{x_n} = \infty \lra + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ \left|\frac{\dse 1}{\dse x_n}\right| > \frac{\dse 1}{\dse \eps} \Ra 0 < |x_n| < \eps \lra \liml_{n \to \infty} x_n = 0$ + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{неубывающей}, если + \[ + (\forall n \in \N)\ x_n \le x_{n + 1} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{невозрастающей}, если + \[ + (\forall n \in \N)\ x_n \ge x_{n + 1} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{убывающей}, если + \[ + (\forall n \in \N)\ x_n > x_{n + 1} + \] +\end{definition} + +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{возрастающей}, если + \[ + (\forall n \in \N)\ x_n < x_{n + 1} + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} (Вейерштрасса о монотонных последовательностях) + Если $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ ограниченная сверху и + неубывающая последовательность, то $\exists + \liml_{n \ra \infty} x_n = \sup \{x_n\}$. Если же + невозрастающая и ограниченная снизу, то + $\liml_{n \ra \infty} x_n = \inf \{x_n\}$ +\end{theorem} + +\begin{proof} + Приведём доказательство только для ограниченной сверху и неубывающей последовательности. + \[ + l := \sup \{x_n\} \lra \System{ + &(\forall n \in \N)\ x_n \le l + \\ + &(\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)\ l - \eps < x_N \le l + } + \] + Рассмотрим $(\forall n > N)$. Тогда + \[ + l + \eps > l \ge x_n \ge x_{n - 1} \ge + \dots \ge x_N > l - \eps \Ra |x_n - l| < \eps + \] + То есть + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N) + \ |x_n - l| < \eps + \] + Что и доказывает наше утверждение. +\end{proof} + +\begin{proposition} + Каждая монотонная последовательность имеет предел в $\bar{\R}$ +\end{proposition} + +\begin{proof} + Для доказательства данного утверждения нам нужно дополнить + теорему Вейерштрасса двумя случаями: + + Пусть $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ - неубывающая неограниченная + сверху $\Ra (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)\ x_N > + \frac{1}{\eps}$ и при этом $(\forall n > N)\ x_n \ge x_{n - 1} + \ge \dots \ge x_N > \frac{1}{\eps} \Ra \liml_{n \to \infty} + x_n = +\infty$. + + Аналогично доказывается случай для невозрастающей + неограниченной снизу последовательности. +\end{proof} + +\begin{definition} + Последовательность вложенных отрезков --- это + $\{[a_n; b_n]\}_{n = 1}^\infty$, ($a_n < b_n\ + \forall n \in \N)$ такая, что $(\forall n \in \N) + \ [a_n; b_n] \supset [a_{n + 1}; b_{n + 1}]$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Принцип Кантора вложенных отрезков) + Каждая система вложенных отрезков имеет непустое пересечение, то есть + \[ + \bigcap\limits_{n = 1}^\infty [a_n; b_n] + \neq \emptyset + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + $[a_n; b_n] \supset [a_{n + 1}; b_{n + 1}] \Ra \left((a_n \le a_{n + 1}) \wedge (b_n \ge b_{n + 1})\right)$ + + Следовательно, $\{a_n\}$ --- неубывающая, а $\{b_n\}$ --- + невозрастающая + + $a_n \le b_n \le b_1$, а $a_1 \le a_n \le b_n$ ($\{a_n\}$ и $\{b_n\}$ + ограничены сверху и снизу соответственно), то есть по теореме Вейерштрасса + + \begin{align*} + &\exists a = \liml_{n \ra \infty} a_n = \sup \{a_n\} + \\ + &\exists b = \liml_{n \ra \infty} b_n = \inf \{b_n\} + \end{align*} + Так как $(\forall n \in \N)\ a_n \le b_n$, то предельный переход даёт неравенство $a \le b$ + + Ну а учитывая равенства пределов, получим $a_n \le a \le + b \le b_n \Ra (\exists x \in [a; b])\ a_n \le a \le x \le + b \le b_n$, что и доказывает непустоту пересечения. +\end{proof} + +\begin{definition} + Стягивающейся системой отрезков называется система вложенных + отрезков, длины которых образуют б.м. последовательность. +\end{definition} + +\begin{addition} + Система стягивающихся отрезков имеет пересечение, состоящее + из одной точки. +\end{addition} + +\begin{proof} + $a_n \le a \le b \le b_n \Ra 0 \le b - a \le b_n - a_n + \Ra a = b$ +\end{proof} + +\begin{definition} + Подпоследовательностью последовательности + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется $\{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty$, + где $\{n_k\}_{k = 1}^\infty$ - возрастающая последовательность + натуральных чисел +\end{definition} + +\begin{definition} + Частичным пределом последовательности $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ + называется предел её некоторой подпоследовательности. +\end{definition} + +\begin{theorem} (Эквивалентное определение частичного предела) + Число $l \in \R$ является частичным пределом + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ тогда и только тогда, когда + $(\forall \eps > 0)(\forall N \in \N)(\exists n > N)\ |x_n - l| < \eps$ +\end{theorem} + +\begin{proof}: +\begin{enumerate} + \item Необходимость: $l$ - частичный предел. То есть + \[ + l = \liml_{k \to \infty} x_{n_k} \lra (\forall \eps > 0) + (\exists K \in \N)(\forall k > K)\ |x_{n_k} - l| < \eps + \] + При этом помним, что $\{n_k\}$ - возрастающая + последовательность натуральных чисел + + Следовательно, для $(\forall N \in \N)$ найдётся + $(K_1 \in \N)(n_{K_1} > N)$, а значит и $n := n_{K_1 + 1} + \Ra (n > n_{K_1} > N)\ |x_n - l| < \eps$ + + В итоге имеем: + \[ + (\forall \eps > 0)(\forall N \in \N)(\exists n > N) + \ |x_n - l| < \eps + \] + \item Достаточность: Пусть для $l$ верно, что + $(\forall \eps > 0)(\forall N \in \N)(\exists n > N) + \ |x_n - l| < \eps$ + + Построим сходящуюся подпоследовательность: + \begin{align*} + &\eps := 1 & &N := 1 & &(\exists n_1 \in \N)\ n_1 > 1,\ |x_{n_1} - l| < 1 + \\ + &\eps := 1/2 & &N := n_1 & &(\exists n_2 \in \N)\ n_2 > n_1,\ |x_{n_2} - l| < 1/2 + \\ + &\dots + \end{align*} + По построению $\{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty$ такова, что + $(\forall \eps > 0)(\exists K \in \N)(\forall k > K)\ |x_{n_k} - l| < \eps$ +\end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Больцано-Вейерштрасса) \label{Bolzano–Weierstrass} + Из каждой ограниченной последовательности действительных + чисел можно выделить сходящуюся подпоследовательность +\end{theorem} + +\begin{proof} + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ --- ограниченная, тогда + $\exists [a_1; b_1] \supset \{x_n\}_{n = 1}^\infty$ + + Разделим отрезок пополам. Утверждение: хотя бы 1 из половин + содержит бесконечное число членов последовательности. + + Пусть $[a_2; b_2]$ - та из половин $[a_1; b_1]$, которая + содержит бесконечно много членов последовательности $\{x_n\}$ + (левую, если в обеих $\infty$). + Продолжая, получим последовательность вложенных отрезков + $\{[a_n; b_n]\}_{n = 1}^\infty$. Так как $b_n - a_n = + \frac{b_1 - a_1}{2^{n - 1}}$. + + Следовательно, $\{[a_n; b_n]\}_{n = 1}^\infty$ - система + стягивающихся отрезков, по принципу Кантора $\exists c = + \bigcap\limits_{n = 1}^\infty [a_n; b_n]$. Докажем, что + $c$ - частичный предел. + + $x_{n_1} = x_1\ ;\ x_{n_2} \in [a_2; b_2]\ + \dots\ x_{n_k} \in [a_k; b_k]$. Отсюда $0 + \le |c - x_{n_k}| \le b_k - a_k = \frac{b_1 - a_1}{2^{k - 1}} + \underset{{k \to \infty}}{\ra} 0$. +\end{proof} + +\begin{addition} + Каждая числовая последовательность $\forall + \{x_n\}_{n = 1}^\infty$ имеет хотя бы 1 частичный предел из + $\bar{\R}$, то есть $\exists \{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty\ + |\ \liml_{k \ra \infty} x_{n_k} = l \in \bar{\R}$ +\end{addition} + +\begin{proof} + Если последовательность ограничена, то смотрим теорему Больцано-Вейерштрасса. + + Если последовательность неограничена сверху, то построим подпоследовательность: + \begin{align*} + &M := 1 & &\Ra (\exists n_1 \in \N)\ x_{n_1} > 1 + \\ + &M := \max(2, x_1, x_2, \dots, x_{n_1}) & &\Ra (\exists n_2 \in \N)\ x_{n_2} > \max(2, x_{n_1}) \ge 2,\ n_2 > n_1 + \\ + &\dots + \end{align*} + Получили $\{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty$ такую, что + $(\forall k \in \N)\ x_{n_k} > k$. Несложно показать, + что данная последовательность - бесконечно большая. + + Аналогично доказывается случай, когда последовательность неограничена снизу. +\end{proof} + diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/8lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/8lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..9fae24d7 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/8lecture.tex @@ -0,0 +1,285 @@ +\begin{definition} + \textit{Верхним пределом последовательности} $\{x_n\}_{n = 1}^\infty + \subset R$ называется наибольший из её частичных пределов + $\overline{\liml_{n \ra \infty}} x_n$. +\end{definition} + +\begin{definition} + \textit{Нижним пределом последовательности} $\{x_n\}_{n = 1}^\infty + \subset R$ называется наименьший из её частичных пределов + $\varliminf\limits_{n \ra \infty} x_n$. +\end{definition} + +\begin{anote} + Следует помнить, что частичный предел может быть бесконечным. + Следовательно, верхний и нижний тоже. +\end{anote} + +\begin{theorem} (3 определения верхнего и нижнего пределов) + Для любой ограниченной последовательности $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ + существуют \underline{конечные} $L = \overline{\liml_{n \to \infty}} + x_n$, $l = \varliminf\limits_{n \to \infty} x_n$. + Для них справедливы следующие утверждения: + \begin{enumerate} + \item + \begin{enumerate} + \item верхний предел + $\System{ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n < L + \eps + \\ + (\forall \eps > 0)(\forall N \in \N)(\exists n > N) + \ x_n > L - \eps}$ + + \item нижний предел + $\System{ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N) + \ x_n > l - \eps + \\ + (\forall \eps > 0) + (\forall N \in \N)(\exists n > N)\ x_n < l + \eps}$ + \end{enumerate} + + \item + $L = \liml_{n \to \infty} \sup \{x_n, x_{n + 1} \dots\}$ + + $\ l = \liml_{n \to \infty} \inf \{x_n, x_{n + 1}, \dots\}$ + \end{enumerate} + Причём определения равносильны (стандартное и эти 2 пункта). +\end{theorem} + +\begin{proof} + Доказательство приводится только для верхнего предела. + Для нижнего оно аналогично. + + Рассмотрим последовательность $s_n := \sup \{x_n, x_{n + 1}, + \dots\} = \sup\limits_{m \ge n} x_m$. Мы можем это сделать, + так как $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ ограничена по условию + теоремы. Несложно заметить 2 утверждения из данного + определения: + \begin{align*} + &s_n \ge s_{n + 1} + \\ + &s_n \ge \inf \{x_n\} + \end{align*} + А значит по теореме Вейерштрасса, данная последовательность + сходится и имеет предел $L := \liml_{n \to \infty} s_n = \inf + \{s_n\}$. + + Покажем, что для этой последовательности верен первый пункт. + Тут есть два варианта доказательства: + \begin{itemize} + \item + По определению предела + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N) + \ |s_n - L| < \eps + \] + Так как $s_n := \sup \{x_n, x_{n + 1}, \dots\}$, то + $x_n \le s_n < L + \eps$ (доказано следствие первой части + п.1. из п.2.). + + Рассмотрим $N \in \N$ и $s_{N + 1} = \sup \{x_{N + 1}, + x_{N + 2}, \dots\}$. Так как $L = \inf \{s_n\}$, то + \[ + s_{N + 1} \ge L + \] + А так как $s_n := \sup \{x_n, x_{n + 1}, \dots\}$, + то ещё имеем + \[ + (\forall \eps > 0)(\forall N \in \N)(\exists n > N) + \ x_n > s_{N + 1} - \eps \ge L - \eps \Ra x_n > L -\eps + \] + (доказано следствие второй части п.1. из п.2.) + \item + Так же из определения предела: + + $(\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ |s_n - L| < \eps \lra L - \eps < + s_n < L + \eps$ + + $\System{ + s_n < L + \eps \Ra (\forall m \ge n)\ x_m < + L + \eps \Ra (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall m \ge N)\ x_m < L + \eps + \\ + L - \eps < s_n \Ra (\exists m \ge n)\ x_m > + L - \eps \Ra (\forall \eps > 0)(\forall N \in \N) + (\exists m \ge N)\ x_m > L - \eps + }$ + \end{itemize} + + + Теперь докажем, что из пункта 1 $\Ra L$ - наибольший частичный + предел $\{x_n\}$. Построим подпоследовательность: + \begin{align*} + &\eps := 1 & &\System{&(\exists N \in \N)(\forall n > N) + \ x_n < L + 1 + \\ &(\forall N \in \N)(\exists n_1 > N)\ x_{n_1} > L - 1} + \Ra |x_{n_1} - L| < 1 + \\ + &\eps := \frac{1}{2} & &\System{&(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n < L + \frac{1}{2} + \\ &(\forall N \in \N)(\exists n_2 > \max{(n_1, N)}) + \ x_{n_2} > L - \frac{1}{2}} \Ra |x_{n_2} - L| < \frac{1}{2} + \\ + &\dots& & \dots + \\ + &\eps := \frac{1}{k} & &\System{&(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n < L + \frac{1}{k} + \\ &(\forall N \in \N)(\exists n_k > \max{(n_{k - 1}, N)}) + \ x_{n_k} > L - \frac{1}{k}} \Ra \underbrace{0}_{\to 0} \le + |x_{n_k} - L| < \underbrace{\frac{1}{k}}_{\to 0}\Ra \exists + \liml_{k \to \infty} x_{n_k} = L + \end{align*} + + + + Существование номера обусловлено тем, что мы вначале + применяем первую часть пункта 1., а затем подставляем во + вторую часть пункта 1 и находим такое $n_k$, что для него + верны оба неравенства сразу. + + Получили $\{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty$ такую, что + $\liml_{k \to \infty} x_{n_k} = L$. Осталось доказать, что + этот частичный предел и есть наибольший: + + Рассмотрим произвольную $\{x_{m_i}\}_{i = 1}^\infty$ такую, + что $\exists \liml_{i \to \infty} x_{m_i} = t$. + Из уже доказанного пункта 1. следует, что + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists I \in \N)(\forall i > I) + \ x_{m_i} < L + \eps + \] + + Совершая предельный переход в неравенстве, получим + \[ + (\forall \eps > 0)\ t \le L + \eps + \] + Отсюда понятно, что $t \le L$, то есть $L$ действительно наибольший + частичный предел. +\end{proof} + +\begin{anote} + По моему мнению, ключевая идея выше в том, что мы всегда + из-за ограниченности можем рассмотреть последовательность + $s_n$ и доказать, что её предел либо удовлетворяет другому + определению, либо свойству (которое можно принять за + определение). +\end{anote} + +\begin{definition} + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ называется + \textit{фундаментальной}, или же \textit{последовательностью + Коши}, если $(\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)(\forall p \in \N)\ |x_{n + p} - x_n| < \eps$ + Эквивалентная форма: $(\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall m, n > N)\ |x_m - x_n| < \eps$ +\end{definition} + +\begin{theorem} (Критерий Коши) + Последовательность $\{x_n\}_{n = 1}^\infty$ сходится тогда и + только тогда, когда она фундаментальна. +\end{theorem} + +\begin{proof}: + \begin{enumerate} + \item (Необходимость) Сходимость $\Ra$ фундаментальность + + Пусть $\exists \liml_{n \ra \infty} x_n = l$, тогда + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ |x_n - l| < \frac{\eps}{2} + \] + + Тогда $(\forall p \in \N)\ n + p > N \Ra |x_{n + p} - l| + < \frac{\eps}{2}$ + + $|x_{n + p} - x_n| = |x_{n + p} - l + l - x_n| \le + |x_{n + p} - l| + |l - x_n| < \frac{\eps}{2} + + \frac{\eps}{2} = \eps$ + + \item (а) Фундаментальность $\Ra$ ограниченность + + Согласно свойству фундаментальности, положим + $\eps := 1 \Ra n := N + 1$. Теперь + \[ + (\forall p \in \N)\ |x_{N + 1 + p} - x_{N + 1}| < 1 + \Ra x_{N + 1} - 1 < x_{N + 1 + p} < x_{N + 1} + 1 + \] + Отсюда для $(\forall m \in \N)$ + \[ + \min(x_1, \dots, x_{N + 1}) - 1 < x_m < + \max(x_1, \dots, x_{N + 1}) + 1 + \] + + \item (б) Фундаментальность $\Ra$ ограниченность $\Ra$ + сходимость. + + Так как последовательность ограничена, то по теореме + Больцано-Вейерштрасса можно выделить сходящуюся + подпоследовательность. + \[ + (\exists \{x_{n_k}\}_{k = 1}^\infty)\ \liml_{k \to \infty} x_{n_k} = l + \] + По определению предела, + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists K \in \N)(\forall k > K) + \ |x_{n_k} - l| < \frac{\eps}{2} + \] + При этом исходная последовательность фундаментальна. То есть + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N)(\forall n > N) + (p \in \N)\ |x_{n + p} - x_n| < \frac{\eps}{2} + \] + Рассмотрим $(\forall m > \max(N, n_{K + 1}))$, тогда + \[ + |x_m - l| \le |x_m - x_{n_{K + 1}}| + + |x_{n_{K + 1}} - l| < \frac{\eps}{2} + \frac{\eps}{2} = \eps + \] + \end{enumerate} +\end{proof} + +\begin{theorem} (Число Эйлера) + Последовательность $\{x_n = \left(1 + + \frac{1}{n}\right)^n\}_{n = 1}^\infty$ сходится. + Её предел называется числом $e$. + \[ + e \approx 2,718281828459045\dots + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Рассмотрим последовательность $y_n := + \left(1 + \frac{1}{n}\right)^{n + 1}$. + Докажем, что $y_n$ убывает. Используем неравенство Бернулли: + $(\forall x > -1)(\forall n \in \N)\ (1 + x)^{n} \ge 1 + nx$ (*) + \begin{multline*} + \frac{y_{n - 1}}{y_n} = \frac{(1 + \frac{1}{n - 1})^n} + {(1 + \frac{1}{n})^{n + 1}} = \left(\frac{\frac{n}{n - 1}} + {\frac{n + 1}{n}}\right)^{n+1} \cdot \frac{1}{1 + \frac{1} + {n - 1}} = \left(\frac{n^2}{n^2 - 1}\right)^{n+1} + \cdot \frac{1}{1 + \frac{1}{n - 1}} = + \\ + =\left(1 + \frac{1}{n^2 - 1}\right)^{n+1} \cdot + \frac{1}{1 + \frac{1}{n - 1}} \underset{(*)}{\ge} + \left(1 + \frac{n + 1} + {n^2 - 1}\right) \cdot \frac{1}{1 + \frac{1}{n - 1}} = + \\ + =\left(1 + \frac{1}{n - 1}\right) \cdot \frac{1}{1 + + \frac{1}{n - 1}} = 1,\ n > 1 \Ra \frac{y_{n - 1}}{y_n} + \ge 1 \Ra y_n \le y_{n - 1} + \end{multline*} + При этом $\{y_n\}$ - ограниченная снизу последовательность, + так как $(\forall n \in \N)\ y_n \ge 0$ + + Следовательно, по теореме Вейерштрасса $\{y_n\}$ сходится. + Её предел равен $e$. + + Покажем, что к тому же пределу сходится и $x_n$: + \[ + \liml_{n \to \infty} x_n = + \frac{\liml_{n \to \infty} y_n }{\liml_{n \to \infty} + \left(1 + \frac{1}{n}\right)} = \frac{e}{1 + 0} = e + \] +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/9lecture.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/9lecture.tex new file mode 100644 index 00000000..5a3eef56 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/lectures/9lecture.tex @@ -0,0 +1,387 @@ +\subsection{Предел функции} + +\begin{definition} + \textit{Проколотой $\delta$-окрестностью} точки $a \in \R$ называется окрестность + точки $a$, из которой удалена сама точка $a$, т.е. + $\mc{U}_{\delta}(a) = U_{\delta}(a) \bs \left\{a\right\}; + \ \mc{U}_{\delta}((\pm)\infty) := U_{\delta}((\pm)\infty)$. + Иначе говоря, проколотая окрестность - это множество: + \[ + \mc{U}_{\delta}(a) := (a - \delta; a) \cup (a; a + \delta) + \] +\end{definition} + +\begin{note} + Далее, если не оговорено иного, + будем считать, что $f : X \ra \R$, $X \subset \R$ + определена в некоторой $\mc{U}_{\delta_0}(a) + \subset X$, $\delta_0 > 0$ +\end{note} + +\begin{definition} (Предел по Коши) + + Пусть функция $f(x)$ определена в некоторой + проколотой окрестности $a \in \overline{\R} \cup \left\{\infty\right\}$. + Тогда $A \in \overline{\R} \cup \left\{\infty\right\}$ называется + \textit{пределом функции} $f(x)$ в точке $a$, если: + + \[ + \left(\forall \eps > 0\right)\left(\exists \delta > 0 + \right)\left(\ \forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right) + \ f(x) \in U_{\eps}(A) \lra \liml_{x \to a} f(x) = A + \] + + Или же для $a \in \R; A \in \R$ + + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x,\ 0 < |x - a| < \delta\right) \ + |f(x) - A| < \eps + \] +\end{definition} + +\begin{definition} (Предел по Гейне) + + Пусть область опредедления $X$ функции $f(x)$ содержит некоторую + проколотую окрестность точки $a$. Тогда + + \[ + \liml_{x \to a} f(x) = A \lra \left(\forall \{x_n\} + \subset X \bs \{a\}\ \liml_{n \to \infty} x_n = a\right) + \ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = A + \] +\end{definition} + +\begin{theorem} + Определения предела функции по Коши и по Гейне эквивалентны. +\end{theorem} + +\begin{proof} + \begin{enumerate} + \item (К $\Ra$ Г) + + Рассмотрим $\forall \{x_n\} \subset X \bs \{a\}, + \ \liml_{n \to \infty} x_n = a$. По определению предела + \[ + (\forall \delta > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ |x_n - a| < \delta + \] + Так как $(\forall n \in \N)\ x_n \in X \bs \{a\}$, + тогда отсюда следует + \[ + (\forall \delta > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n \in \mc{U}_{\delta}(a) + \] + По условию выполнено утверждение: + \[ + \liml_{x \to a} f(x) = A \lra (\forall \eps > 0) + (\exists \delta > 0)(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)) + \ f(x) \in U_{\eps}(A) + \] + То есть для любого $\eps > 0$ найдётся $\delta > 0$, для которого верно 2 условия: + \[ + \System{ + &{(\exists N \in \N)(\forall n > N)\ x_n \in + \mc{U}_{\delta}(a)} + \\ + &{(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a))\ f(x) \in U_{\eps}(A)} + } + \] + В итоге имеем: + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ f(x_n) \in U_{\eps}(A) \lra \liml_{n \to \infty} f(x_n) = A + \] + То есть для любой такой последовательности + + \item (Г $\Ra$ К) + + Докажем от противного, то есть при выполненности + определения Гейне неверно определение Коши: + $(\exists \eps > 0)(\forall \delta > 0) + (\exists x \in \mc{U}_{\delta}(a))\ f(x) \notin U_{\eps}(A)$ + + Зафиксируем $\eps$ и подставим разные $\delta$: + \begin{align*} + &\delta := 1 & &{\exists x_1 \in \mc{U}_{1}(a)} & &{f(x_1) \notin U_{\eps}(A)} + \\ + &\delta := 1/2 & &{\exists x_2 \in \mc{U}_{1/2}(a)} & &{f(x_2) \notin U_{\eps}(A)} + \\ + &\dots & &\dots & &\dots + \\ + &\delta := 1/n & &{\exists x_n \in \mc{U}_{1/n}(a)} & &{f(x_n) \notin U_{\eps}(A)} + \\ + &\dots & &\dots & &\dots + \end{align*} + + Получили последовательность + $\{x_n\}_{n = 1}^\infty \such (\forall n \in \N) + \ x_n \in \mc{U}_{1/n}(a),\ f(x_n) \notin U_{\eps}(A)$ + + То есть по определению эта последовательность стремится к $a$: + \[ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ x_n \in \mc{U}_{\eps}(a) \lra \liml_{n \to \infty} x_n = a + \] + А из определения предела по Гейне для этой последовательности верно: + \[ + \liml_{n \to \infty} f(x_n) = + A \lra (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)\ f(x_n) \in U_{\eps} (A) + \] + Противорчеие: мы получили $\eps$, + при котором $(\forall n \in \N)\ f(x_n) \notin U_\eps(A)$, + хотя должен был найтись номер, начиная с которого в этом + $\eps$ будут лежать значения последовательности. + \end{enumerate} +\end{proof} + +\subsubsection*{Геометрический смысл предела функции} + +\[ + \liml_{x \ra a} f(x) = A \lra \forall \eps > 0\ \exists \delta > 0\ |\ \forall x,\ 0 < |x - a| < \delta \Ra |f(x) - A| < \eps +\] + +\begin{center} + \begin{tikzpicture}[scale=1] + % Axis + \coordinate (y) at (0,5); + \coordinate (x) at (6,0); + \draw[<->] (y) node[above] {$y$} -- (0,0) -- (x) node[right] {$x$}; + \draw (-0.4,0) -- (0,0) -- (0,-0.4); + + \path + coordinate (start) at (1,0.5) + coordinate (c1) at +(2,1.7) + coordinate (c2) at +(4,2.5) + coordinate (top) at (4.8,3.6); + + \draw[style={thick}] plot [smooth, tension=0.6] coordinates {(start) (c1) (c2) (top)}; + + \draw[style={dotted}] (c1) -- (2,0) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={below:$a - \delta$}] {}; + \draw[style={dotted}] (c2) -- (4,0) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={below:$a + \delta$}] {}; + \draw[style={dotted}] (3,2.1) -- (3,0) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={below:$a$}] {}; + + \draw[style={dotted}] (c1) -- (0,1.7) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={left:$A - \eps$}] {}; + \draw[style={dotted}] (c2) -- (0,2.5) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={left:$A + \eps$}] {}; + \draw[style={dotted}] (3,2.1) -- (0,2.1) node[circle, fill, inner sep = 1pt, label={left:$A$}] {}; + + \filldraw [black] (c1) circle (1.2pt); + \filldraw [black] (c2) circle (1.2pt); + \filldraw [black] (3, 2.1) circle (1.2pt); + + \draw (top) node[below right, black] {$y = f(x)$}; +\end{tikzpicture} +\end{center} + +\begin{example} + Почему мы не берём сам предел в окрестность? А потому, + что мы это используем при расчёте пределов: + \[ + \liml_{x \ra 1} \frac{x^2 - 1}{x - 1} = + \liml_{x \ra 1} \frac{(x - 1)(x + 1)}{x - 1} = + \liml_{x \ra 1} (x + 1) = 2 + \] + + Проверка: + $(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0)(\forall x)\ 0 < + |x - 1| < \delta\ \ \left|\frac{x^2 - 1}{x - 1} - 2\right| < \eps$ + + Примем $\delta := \eps$: $0 < |x - 1| < \eps \Ra + \left|\frac{(x - 1)(x + 1)}{x - 1} - 2\right| = |x - 1| < \eps$ + + Если мы бы допустили, что $a$ включено в $\delta$-окрестность, + то никакое бы $\delta$ не подошло - для значения $x = a = 1$ + было бы неверно, что $f(1) \in U_{\delta}(2)$ +\end{example} + +\begin{example} (Функция Дирихле) + \[ + f(x) = \System{&{1, x \in \Q} \\ &{0, x \in \R \bs \Q}} = \mathbbm{1} + \] + Докажем, что $(\forall a \in \R)(\not\exists A)\ \liml_{x \ra a} f(x) = A$: + + \begin{enumerate} + \item $a \in \Q$ + + $x'_n = a - \frac{1}{n} \in \Q \Ra f(x'_n) = 1$ + + $x''_n = a - \frac{\sqrt{2}}{n} \in \R \bs \Q \Ra f(x''_n) = 0$ + + \item $a \in \R \bs \Q$ + + $x'_n = a - \frac{1}{n} \in \R \bs \Q \Ra f(x'_n) = 0$ + + $x''_n = (a)_n \in \Q \Ra f(x''_n) = 1$ + (десятичное представление $a$ до $n$-го знака) + \end{enumerate} +\end{example} + +\begin{note} Из определения Гейне и единственности + предела последовательности следует единственность предела + функции (за исключением некоторых бесконечностей). +\end{note} + +\subsubsection*{Свойства предела функции, связанные с неравенствами} + +\begin{theorem} + Свойства предела функции, связанные с неравенствами +\end{theorem} + +\begin{enumerate} + \item (Ограниченность) + + Если $\liml_{x \ra a} f(x) = A \in \R$, то $f(x)$ ограничена в + некоторой проколотой окрестности точки $a$, т.е. + + \[ + (\exists \delta > 0)(\exists C > 0) + \left(\forall x \in \mc{U}_\delta(a)\right)\ |f(x)| < C + \] + + \item (Отделимость от 0 и сохранение знака) + + Если $\liml_{x \ra a} f(x) = A \in \bar{\R} + \bs \left\{0\right\}$, то + + $(\exists \delta > 0)(\exists c > 0) + \left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right)\ + |f(x)| > c$, причем + + $sign(f(x)) = sign(A) + \ (sign(\pm \infty) = \pm 1)$ + + \item (Переход к пределу в неравенствах) + + Если + $$ + \System{ + &{\exists \delta > 0\ |\ \forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\ f(x) \le g(x)} + \\ + &{\exists \liml_{x \ra a} f(x), \liml_{x \ra a} g(x) \in \bar{\R}} + } + $$ + то $A \le B$. ($-\infty < x < +\infty \ \forall x \in \R$) + + \item (О трёх функциях) Если $(\exists \delta > 0)\left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right),\ f(x) \le g(x) \le h(x)$ и $\liml_{x \ra a} f(x) = \liml_{x \ra a} h(x) = A \in \bar{\R}$, то $\liml_{x \ra a} g(x) = A$. +\end{enumerate} + +\begin{proof} +\begin{enumerate} + % 1 пункт + \item $(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) \left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a) \right) \ |f(x) - A| < \eps$ + + Рассмотрим $\eps := 1$: $(\exists \delta > 0) \left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right)\ A - 1 < f(x) < A + 1 \Ra |f(x)| < \underbrace{|A| + 1}_{:= C}$ + + % 2 пункт + \item $(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0)\left( \forall x \in \mc{U}_{\delta}(a) \right) \ f(x) \in U_{\eps}(A)$ + + Первый случай $A = \pm \infty$ + + $\liml_{x \to a}f(x) = A \lra (\forall \eps > 0) + (\exists \delta > 0)\left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right) + \ f(x) \in U_\eps (A)$ + + $A = +\infty \Ra \ f(x) \in U_\eps (A) \lra f(x) > \frac{1}{\eps} > 0 \Ra \ sign(f(x)) = sign(A)$ + + $A = -\infty \Ra \ f(x) \in U_\eps (A) \lra f(x) < - \frac{1}{\eps} < 0 \Ra \ sign(f(x)) = sign(A)$ + + $\Ra$ выберем $\eps := 1; c = 1 \Ra |f(x)| > c$. + + Если же $A \in \R \bs \{0\}$, то $\eps := \frac{|A|}{2} > 0$, $f(x) \in U_{\eps}(A) \lra |f(x) - A| < \frac{|A|}{2}$ + + Раскроем модуль: $A - \frac{|A|}{2} < f(x) < A + \frac{|A|}{2}$ + + Если $A > 0 \Ra A - \frac{|A|}{2} = \frac{A}{2} > 0$. Иначе $A + \frac{|A|}{2} = \frac{A}{2} < 0 \Ra |f(x)| > c = \frac{|A|}{2}$. + + % 3 пункт + \item Рассмотрим $\left(\forall \{x_n\} + \subset X \bs \{a\}\ \liml_{n \to \infty} x_n = a\right) + \ \liml_{n \to \infty} f(x_n) = A,\ \liml_{n \ra \infty} g(x_n) = B$ + + Так как последовательность сходится к $a$, то с какого-то номера $N \in \N$ она будет полностью в проколотой $\delta$-окрестности $a$. А для элементов из неё будет выполняться + \[ + f(x_n) \le g(x_n) + \] + + А значит, мы можем сделать предельный переход в неравенстве для последовательностей и получить + \[ + \liml_{n \to \infty} f(x_n) \le \liml_{n \to \infty} g(x_n) \Ra A \le B + \] + + % 4 пункт + \item Доказательство аналогично третьему, через предел по Гейне и теорему о трёх последовательностях +\end{enumerate} +\end{proof} + +\subsubsection*{Арифметические операции и предел функции} +\begin{theorem} + Арифметические операции и предел функции +\end{theorem} + +Пусть $\liml_{x \ra a} f(x) = A,\ \liml_{x \ra a} g(x) = B,\ A, B \in \R$. Тогда +\begin{enumerate} + \item $\liml_{x \ra a} \left(f(x) \pm g(x)\right) + = A \pm B \ (\exists$ и равен) + \item $\liml_{x \ra a} (f(x) \cdot g(x)) = A \cdot B$ + \item Если $B \neq 0$, то $\liml_{x \ra a} + \frac{f(x)}{g(x)} = \frac{A}{B}$ +\end{enumerate} + +\begin{proof} + Доказательство сводится к свойствам последовательностей. Небольшое отличие есть только в доказательстве третьего пункта: + \[ + B \neq 0 \Ra (\exists \delta > 0)\left( \forall + x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right)\ g(x) \neq 0 + \] + Рассмотрим $\forall \{x_n\}_{n = 1}^\infty, + x_n \neq a, \liml_{n \ra \infty} x_n = a$ \\ + Мы знаем, что $\System{&{\liml_{n \ra \infty} + f(x_n) = A} \\ &{\liml_{n \ra \infty} g(x_n) = B}} + \Ra \liml_{n \ra \infty} \frac{f(x_n)}{g(x_n)} = + \frac{A}{B}$ (по определению Гейне). +\end{proof} + +\subsubsection*{Критерий Коши --- существование предела функции} + +\begin{theorem} + Критерий Коши --- существование (конечного) предела функции. + Пусть $f(x)$ определена в некоторой $\mc{U}_\eps (a)$. Тогда + + \[\exists \liml_{x \ra a} f(x) \in \R \lra + \underbrace{(\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x_1, x_2 \in \mc{U}_{\delta}(a)\right)\ + |f(x_1) - f(x_2)| < \eps}_{\text{\normalfont + Условие Коши}} + \] +\end{theorem} + +\begin{proof} + Докажем необходимость: \\ + Из определения предела: + \[ + \liml_{x \ra a} f(x) = A \in \R \lra + (\forall \eps > 0)(\exists \delta > 0) + \left(\forall x \in \mc{U}_{\delta}(a)\right)\ + |f(x) - A| < \frac{\eps}{2} + \] + По неравенству треугольника: $\left(\forall x_1, x_2 + \in \mc{U}_{\delta}(a)\right) + \ |f(x_1) - f(x_2)| \le |f(x_1) - A| + |A - f(x_2)| < \eps$ + + Докажем достаточность: \\ + Рассмотрим $\left(\forall \{x_n\} \subset X \bs \{a\}, + \liml_{n \to \infty} x_n = a\right)$. Из определения предела: + $$ + \liml_{n \to \infty} x_n = a \Ra (\forall \delta > 0) + (\exists N \in \N)(\forall n > N)\ + x_n \in \mc{U}_{\delta}(a);\ + (\forall p \in \N)\ x_{n + p} \in \mc{U}_{\delta} (a) + $$ + Согласно этому утверждению и условию Коши, мы получаем + $$ + (\forall \eps > 0)(\exists N \in \N) + (\forall n > N)(\forall p \in \N)\ |f(x_{n + p}) - f(x_n)| < \eps + $$ + Что в точности означает фундаментальность последовательности $f(x_n)$, то есть она сходящаяся. +\end{proof} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/main.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/main.tex new file mode 100644 index 00000000..e457c9cc --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/main.tex @@ -0,0 +1,51 @@ +\input{preamble_ltc/preamble} + +%\includeonly{lectures/lect05,lectures/lect06} % Скомпилировать только часть лекций + +\begin{document} + \input{preamble_ltc/title_page} + \newpage + \hypertarget{intro}{} + \tableofcontents + + \linespread{1} + \selectfont + + \newpage + + % 2023 reTeXed Lectures: + \input{lectures/1lecture.tex} %Предварительные сведения + \input{lectures/2lecture.tex} %Глава2. Натуральные, целые, рациональные + \input{lectures/3lecture.tex} %Рациональные. Действительные - сложение + \input{lectures/4lecture.tex} %Действительные добиваются + + % 2023 reTeXed - partially: + \input{lectures/5lecture.tex} %Комплексные. Предел + %Комплексные числа не трогали с 2021 + + % 2023 reTeXed - full: + \input{lectures/6lecture.tex} %Предел последовательности. Неравенства, арифметические операции + \input{lectures/7lecture.tex} %Подпоследовательности. Частичные пределы + \input{lectures/8lecture.tex} %Верхний, нижний пределы. Фундаментальность. Число е + \input{lectures/9lecture.tex} %Предел функции.Критерий Коши + \input{lectures/10lecture.tex} %Односторонние пределы. Непрерывность. Точки разрыва + \input{lectures/11lecture.tex} %Свойства непрерывности. + \input{lectures/12lecture.tex} % + \input{lectures/13lecture.tex} %Производная, арифметика, производная обратной. + \input{lectures/14lecture.tex} % + \input{lectures/15lecture.tex} %Производные и дифф. высших порядкой. Французские теоремы (свойства производной) + \input{lectures/16lecture.tex} %Дарбу. Лопиталь. Равномерная непрерывность + \input{lectures/17lecture.tex} + \input{lectures/18lecture.tex} + \input{lectures/19lecture.tex} + \input{lectures/20lecture.tex} % + \input{lectures/21lecture.tex} + \input{lectures/22lecture.tex} + \input{lectures/23lecture.tex} + \input{lectures/24lecture.tex} + \input{lectures/25lecture.tex} + \input{lectures/26lecture.tex} + \input{lectures/27lecture.tex} + \input{lectures/28lecture.tex} + +\end{document} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.aux b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.aux new file mode 100644 index 00000000..b6401217 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.aux @@ -0,0 +1,2 @@ +\relax +\gdef \@abspage@last{1} diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fdb_latexmk b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fdb_latexmk new file mode 100644 index 00000000..b857d99c --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fdb_latexmk @@ -0,0 +1,233 @@ +# Fdb version 3 +["pdflatex"] 1702903077 "/home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex" "preamble.pdf" "preamble" 1702903077 + "/etc/texmf/web2c/texmf.cnf" 1694337234 475 c0e671620eb5563b2130f56340a5fde8 "" + "/home/artyom/.texlive2021/texmf-var/fonts/tfm/lh/lh-t2a/larm1200.tfm" 1694879253 3240 c2435f2b5cd66d4930bc29b8df87967e "" + "/home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex" 1702903076 8153 d941faff29627f18c68e5e9b7345cbdd "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/map/fontname/texfonts.map" 1577235249 3524 cb3e574dea2d1052e39280babc910dc8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/tfm/jknappen/ec/ectt1000.tfm" 1136768653 1536 06717a2b50de47d4087ac0e6cd759455 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/tfm/public/cm/cmr12.tfm" 1136768653 1288 655e228510b4c2a1abe905c368440826 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty" 1575674566 24708 5584a51a7101caf7e6bbf1fc27d8f7b1 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf" 1496785618 7008 9ff5fdcc865b01beca2b0fe4a46231d4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf" 1610315728 27193 cd3440b122aaa8e30416378ef38b3173 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty" 1643231327 147419 2058c0f5e6893b19c8f3ce95d177646c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def" 1643231327 5233 d5e383ed66bf272b71b1a90b596e21c6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty" 1576625341 40635 c40361e206be584d448876bba8a64a3b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty" 1576016050 33961 6b5c75130e435b2bfdb9f480a09a39f9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty" 1576625273 7734 b98cbb34c81f667027c1e3ebdbfce34b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty" 1583617216 6501 4011d89d9621e0b0901138815ba5ff29 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty" 1572645307 1057 525c2192b5febbd8c1f662c9468335bb "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty" 1575499628 8356 7bbb2c2373aa810be568c29e333da8ed "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty" 1576625065 31769 002a487f55041f8e805cfbf6385ffd97 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty" 1576878844 5412 d5a2436094cd7be85769db90f29250a6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty" 1576624944 13807 952b0226d4efca026f0e19dd266dcc22 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty" 1558214112 195 27b9da3d207196766c9f281d0590e267 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.tex" 1566419932 27590 17724a32e183cb652d922ee9f34b134d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty" 1600895880 17859 4409f8f50cd365c68e684407e5350b1b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty" 1576015897 19007 15924f7228aca6c6d184b115f4baa231 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty" 1593379760 20089 80423eac55aa175305d35b49e04fe23b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex" 1601326656 992 855ff26741653ab54814101ca36e153c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorearrows.code.tex" 1601326656 43820 1fef971b75380574ab35a0d37fd92608 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreexternal.code.tex" 1601326656 19324 f4e4c6403dd0f1605fd20ed22fa79dea "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code.tex" 1601326656 6038 ccb406740cc3f03bbfb58ad504fe8c27 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex" 1601326656 6944 e12f8f7a7364ddf66f93ba30fb3a3742 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorelayers.code.tex" 1601326656 4883 42daaf41e27c3735286e23e48d2d7af9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex" 1601326656 2544 8c06d2a7f0f469616ac9e13db6d2f842 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.code.tex" 1601326656 44195 5e390c414de027626ca5e2df888fa68d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathprocessing.code.tex" 1601326656 17311 2ef6b2e29e2fc6a2fc8d6d652176e257 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.tex" 1601326656 21302 788a79944eb22192a4929e46963a3067 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepatterns.code.tex" 1601326656 9690 01feb7cde25d4293ef36eef45123eb80 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex" 1601326656 33335 dd1fa4814d4e51f18be97d88bf0da60c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex" 1601326656 2965 4c2b1f4e0826925746439038172e5d6f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorerdf.code.tex" 1601326656 5196 2cc249e0ee7e03da5f5f6589257b1e5b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex" 1601326656 20726 d4c8db1e2e53b72721d29916314a22ea "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex" 1601326656 35249 abd4adf948f960299a4b3d27c5dddf46 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.code.tex" 1601326656 21989 fdc867d05d228316de137a9fc5ec3bbe "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransparency.code.tex" 1601326656 8893 e851de2175338fdf7c17f3e091d94618 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryangles.code.tex" 1601326656 3614 3404a408629b6c0bbcaf4731a9871bf8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryarrows.code.tex" 1601326656 319 225dfe354ba678ff3c194968db39d447 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarybabel.code.tex" 1601326656 380 6d7183aba307d0dbd499d5b50b8c400c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarycalc.code.tex" 1601326656 15929 463535aa2c4268fead6674a75c0e8266 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.code.tex" 1601326656 5493 23e371e6fe3e7e42533d6d6c15662e0d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.markings.code.tex" 1601326656 788 fb28645a91ec7448ebe79bee60965a88 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathmorphing.code.tex" 1601326656 321 cdd11262840e01e25374a2d458f15e99 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathreplacing.code.tex" 1601326656 1319 0b2de5126c6cbc295f0eb77f7344b34d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.shapes.code.tex" 1601326656 315 5323c9e6a39bb8c3348c7ab5617a0a70 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.text.code.tex" 1601326656 29754 89daa420cdac4c49fa62f6efb8e33dd3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryintersections.code.tex" 1601674905 5286 9a47f1a4030b41b12ff25b93bef99d01 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarymatrix.code.tex" 1601326656 4202 b95061a2334c704bfa941fb8d5c0d0a2 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryplotmarks.code.tex" 1601326656 325 36322b0789619b270aec5993d5a9ed08 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryquotes.code.tex" 1601326656 3931 8b99416ab2e0d0d6af4e0cc444f11055 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryshapes.misc.code.tex" 1601326656 329 ba6d5440f8c16779c2384e0614158266 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarytopaths.code.tex" 1608933718 11518 738408f795261b70ce8dd47459171309 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex" 1621110968 186007 6e7dfe0bd57520fd5f91641aa72dcac8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.markings.code.tex" 1601326656 5220 c70346acb7ff99702098460fd6c18993 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathmorphing.code.tex" 1601326656 8843 5533436db3e30fbad1e0440db6027dac "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathreplacing.code.tex" 1601326656 7474 f05a7223b140f230922562ac6a9fede5 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.shapes.code.tex" 1601326656 16467 9dae0e3876f615b059bae4858b49eeb4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.text.code.tex" 1601326656 12656 a733cc75e80b2d7168ea84bc74891e21 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex" 1601326656 31874 89148c383c49d4c72114a76fd0062299 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.code.tex" 1601326656 58801 1e750fb0692eb99aaac45698bbec96b1 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex" 1608933718 85938 8e4ba97c5906e1c0d158aea81fe29af7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.code.tex" 1601674905 44571 38ac24c171fb8fa1a13adc8ce7eb94c5 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.code.tex" 1601326656 32995 ac577023e12c0e4bd8aa420b2e852d1a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code.tex" 1601326656 14524 e1074042dc8f19d631452e43073ea3ba "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/shapes/pgflibraryshapes.misc.code.tex" 1601326656 46241 588910a2f1e0a99f2c3e14490683c20d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex" 1557692582 3063 8c415c68a0f3394e45cfeca0b65f6ee6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex" 1601326656 521 8e224a7af69b7fee4451d1bf76b46654 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex" 1601326656 13391 84d29568c13bdce4133ab4a214711112 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex" 1601326656 104935 184ed87524e76d4957860df4ce0cd1c3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.base.code.tex" 1601326656 10165 cec5fa73d49da442e56efc2d605ef154 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.basic.code.tex" 1601326656 28178 41c17713108e0795aac6fef3d275fbca "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.code.tex" 1601326656 9989 c55967bf45126ff9b061fa2ca0c4694f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.comparison.code.tex" 1601326656 3865 ac538ab80c5cf82b345016e474786549 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithmetics.code.tex" 1557692582 3177 27d85c44fbfe09ff3b2cf2879e3ea434 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.misc.code.tex" 1621110968 11024 0179538121bc2dba172013a3ef89519f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.random.code.tex" 1608933718 7854 4176998eeefd8745ac6d2d4bd9c98451 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.round.code.tex" 1601326656 3379 781797a101f647bab82741a99944a229 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.trigonometric.code.tex" 1601326656 92405 f515f31275db273f97b9d8f52e1b0736 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex" 1601326656 37376 11cd75aac3da1c1b152b2848f30adc14 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex" 1601326656 8471 c2883569d03f69e8e1cabfef4999cfd7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduledecorations.code.tex" 1601326656 71722 aa25655703db0306f6401798e312b7b8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex" 1601326656 21201 08d231a2386e2b61d64641c50dc15abd "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex" 1601326656 16121 346f9013d34804439f7436ff6786cef7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.tex" 1621110968 44784 cedaa399d15f95e68e22906e2cc09ef8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/pgf.revision.tex" 1621110968 465 d68603f8b820ea4a08cce534944db581 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgf.cfg" 1601326656 926 2963ea0dcf6cc6c0a770b69ec46a477b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-common-pdf.def" 1601326656 5546 f3f24d7898386cb7daac70bdd2c4d6dc "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def" 1601326656 12601 4786e597516eddd82097506db7cfa098 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex" 1621110968 61163 9b2eefc24e021323e0fc140e9826d016 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex" 1601326656 1896 b8e0ca0ac371d74c0ca05583f6313c91 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex" 1601326656 7778 53c8b5623d80238f6a20aa1df1868e63 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex" 1606168878 23997 a4bed72405fa644418bea7eac2887006 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex" 1621110968 37060 797782f0eb50075c9bc952374d9a659a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeysfiltered.code.tex" 1601326656 37431 9abe862035de1b29c7a677f3205e3d9f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex" 1601326656 4494 af17fb7efeafe423710479858e42fa7e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common-lists.tex" 1601326656 7251 fb18c67117e09c64de82267e12cd8aa4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common.tex" 1621110968 29274 e15c5b7157d21523bd9c9f1dfa146b8e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-latex.def" 1621110968 6825 a2b0ea5b539dda0625e99dd15785ab59 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty" 1601501446 23636 c37eef0334dd2011d112d2040c11328f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty" 1576624744 17586 9e71251b1dfca56ce36dcba5fa5ef24a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/tikz-cd/tikzlibrarycd.code.tex" 1620507957 23059 b4b98da760150611227e2533f15fe352 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty" 1576624663 7008 f92eaa0a3872ed622bbf538217cd2ab7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty" 1591045760 12594 0d51ac3a545aaaa555021326ff22a6cc "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty" 1359763108 5949 3f3fd50a8cc94c3d4cbf4fc66cd3df1c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty" 1359763108 13829 94730e64147574077f8ecfea9bb69af4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty" 1622667781 2222 da905dc1db75412efd2d8f67739f0596 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty" 1622667781 4173 bc0410bcccdff806d6132d3c1ef35481 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty" 1636758526 87648 07fbb6e9169e00cb2a2f40b31b2dbf3c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty" 1636758526 4128 8eea906621b6639f7ba476a472036bbe "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty" 1636758526 2444 926f379cc60fcf0c6e3fee2223b4370d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty" 1576191570 19336 ce7ae9438967282886b3b036cfad1e4d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty" 1576625391 3935 57aa3c3e203a5c2effb4d2bd2efbc323 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls" 1636758526 20144 8a7de377ae7a11ee924a7499611f5a9d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty" 1636758526 3034 3bfb87122e6fa8758225c0dd3cbaceba "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty" 1636758526 2462 754d6b31b2ab5a09bb72c348ace2ec75 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty" 1622581934 4946 461cc78f6f26901410d9f1d725079cc6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty" 1622581934 5049 969aec05d5f39c43f8005910498fcf90 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo" 1636758526 8449 bc7344e882df4d7e51c046514dee83e4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu" 1636758526 9877 0d315dae7f192479f41fb27f6803ab1a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty" 1191314257 1644 1e0d54b051369c3f457872824cac219f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty" 1579038678 6078 f1cb470c9199e7110a27851508ed7a5c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty" 1612650595 3574 ddc11a0ae1c579d351ed20d2319ad422 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/t2a.cmap" 1215522782 1872 8a484407d6912048284390d9f7606e28 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty" 1579991017 10793 d0af3aa11e27ae35ba4685b17597b122 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd" 1523134385 2562 d9552c7bbba7c739be0e3edc79b79dbb "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def" 1523134385 12038 0675a914f4ef655c59b5d82e90103345 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty" 1561238569 51697 f8f08183cd2080d9d18a41432d651dfb "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty" 1601931149 46845 3b58f70c6e861a13d927bff09d35ecbc "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty" 1137110130 3240 8f6d502ca1d06cc8136c36580bba7618 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty" 1578002852 41601 9cf6c5257b1bc7af01a58859749dd37a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg" 1459978653 1213 620bba36b25224fa9b7e1ccb4ecb76fd "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg" 1465944070 1224 978390e9c2234eab29404bc21b268d1e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def" 1601931164 19103 48d29b6e2a64cb717117ef65f107b404 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/color.sty" 1639603921 7197 eb6c1ebf41667a05cb50c23c19d5e8bc "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def" 1622581934 4995 8040f614c8de8318a0b5b2dea8a3fcef "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty" 1622581934 18399 7e40f80366dffb22c0e7b70517db5cb4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty" 1636758526 7996 a8fb260d598dcaf305a7ae7b9c3e3229 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty" 1622581934 2671 4de6781a30211fe0ea4c672e4a2a8166 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty" 1636758526 4009 187ea2dc3194cd5a76cd99a8d7a6c4d0 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty" 1580250785 17914 4c28a13fc3d975e6e81c9bea1d697276 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def" 1623096352 49890 0bb76a5b745d92e86aed6f3f93e334f0 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def" 1623096352 1777 940b1aa83773bc035eb882e8d6842769 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty" 1623096352 230915 97a8817f13de4e61bbc3592cb2caa995 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def" 1623096352 14132 c9404e8e78123ef0d1007c34d1d6da51 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def" 1623096352 117004 86586f287ddfad919a0a4bd68934277a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty" 1602274869 22521 d2fceb764a442a2001d257ef11db7618 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def" 1642022539 29921 f0f4f870357ebfb8fe58ed9ed4ee9b92 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty" 1642805374 6107 429b3b241150e53f86ce666eb492861e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty" 1642022539 1249 c955e7ea299f9e9e2d8d1f08fb212ed3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty" 1575499565 5766 13a9e8766c47f30327caf893ece86ac8 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty" 1643838029 59397 1bfeb7c4239ba9206737fca9cf861c65 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty" 1616101747 5582 a43dedf8e5ec418356f1e9dfe5d29fc3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty" 1615845910 6149 2398eec4faa1ee24ff761581e580ecf1 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty" 1575152444 1640 c9cca60f81c5839b9a3e794d72c0b0a7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty" 1601326656 1090 bae35ef70b3168089ef166db3e66f5b2 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty" 1601326656 410 615550c46f918fcbee37641b02a862d9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty" 1601326656 21013 f4ff83d25bb56552493b030f27c075ae "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty" 1601326656 989 c49c8ae06d96f8b15869da7428047b1e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty" 1601326656 339 c2e180022e3afdb99c7d0ea5ce469b7d "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty" 1601326656 306 c56a323ca5bf9242f54474ced10fca71 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty" 1601326656 443 8c872229db56122037e86bcda49e14f3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty" 1601326656 348 ee405e64380c11319f0e249fed57e6c5 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty" 1601326656 274 5ae372b7df79135d240456a1c6f2cf9a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty" 1601326656 325 f9f16d12354225b7dd52a3321f085955 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty" 1575674187 9715 b051d5b493d9fe5f4bc251462d039e5f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty" 1324344192 22913 a27d7908fc6f0385466454a966a316eb "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty" 1626986448 16455 7159cc65692c01a770db5ae586ea9570 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty" 1302307949 11080 aa7f81da60ce104f0dbb8b827dd14383 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty" 1523659710 4742 af4f7a54e5c8f1f435b4d2dd60d5f846 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty" 1403566480 13791 8c83287d79183c3bf58fd70871e8a70b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty" 1620507957 823 2375f30bf77af9357d3b4834b054bf52 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty" 1625518490 25334 5a9be40c346f60d044a5c24990456d5a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg" 1642714017 9021 656bbb54d37b53b28d69ef5efa5b1d54 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty" 1642714017 4580 6dd623f012dbd7573a5d0831ab997b88 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex" 1642714017 4373 d0084fa8f702d5034b54089af68cb71f "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex" 1642714017 2002 a95bee753da4c19bf1375e7342487bae "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex" 1642714017 6752 42049e83457c199941345f44f7a7515c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex" 1642714017 6430 7e0fcf611f55fb2faf2c08ef214e0053 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex" 1642714017 11447 5b0fd2a8e117802af3dbddf9d5971673 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex" 1642714017 4004 d47628926b5a0595b5ffdfed327da856 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex" 1642714017 22412 d129a3cb1efcd5a87213b58a57ae5191 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex" 1642714017 8561 8abfa3f4c997e97dfa3d40b630ebf2ef "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex" 1642714017 10328 93952e77c3b6f5e4f14733edb971f582 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex" 1642714017 4992 5eb02f88a70328a7adbc4355c1ba96e6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex" 1642714017 3228 a3b41d6b14db5617f63efb3946828a7a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex" 1642714017 3471 adf2f90c63a4b1a17bbda7f5060d4a02 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex" 1642714017 8840 45ebfec7e1ac4f040335de53bfe67afb "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex" 1642714017 16353 840323c0bba3457a25debe19d71f182c "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex" 1642714017 5341 a1a691b1d48a51c26f45b8019d5e70d4 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex" 1642714017 19496 8113c70bdaf21e871061f3bfe77f0e47 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex" 1642714017 10650 d6d3ff7931b6777e66defe54de8f4011 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex" 1642714017 13201 39da9ed86bfe7f0a80d170a3527ce7d3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex" 1642714017 4085 f0303882c54818fe636d8317d95e3e46 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex" 1642714017 4604 5e773fda1c1399124472a7a36a201348 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex" 1642714017 13270 893f48d333326601d6cd0587f1bfcc65 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex" 1642714017 14441 3743bc25b6df0229f7de4498e5d7c0ee "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex" 1642714017 16945 78c4ed4f0565dd630ddca4c06867a400 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex" 1642714017 1222 cde5717ced6e430f34ec0fe14756d6f7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex" 1642714017 3103 5fa958d15b115db9b397e540a922094b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex" 1642714017 3482 95e61c109a0786b2625275293639bb20 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex" 1642714017 2266 5a6c7db70b7faaa7dc5b6001cabf95b3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex" 1642714017 16125 018524c4050cbf346a1e19f5ff7416fa "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex" 1642714017 4770 05e969ddbda8fbe61b198867d532855e "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex" 1642714017 2976 0792c34d43c273d32354ee7ba76dd6bc "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex" 1642714017 5676 50d9ea2d3d2eaa8d4a0f00d4fab5124a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty" 1636758526 12694 6c23725d50ab9d1e2d3ce482c58ffcf3 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty" 1622581934 10214 00ce62e730d0cfe22b35e8f1c84949c7 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty" 1622581934 1618 786b14c5a3e144c3a51452d08232d18b "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty" 1636758526 12892 3ffe092fc7f5d1cb9866f1bcb071d0d6 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty" 1636758526 32262 2bb622a0aa56c4a7a5cbdfe9d122c15a "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty" 1622581934 7147 5ac8a9ef36411064b1a501137af0fa54 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty" 1388531844 12796 8edb7d69a20b857904dd0ea757c14ec9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty" 1137111079 1018 df058db1896806f044e2233bb506d425 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty" 1137111090 26220 3701aebf80ccdef248c0c20dd062fea9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def" 1635798903 4701 9c94a851a756fcbe00f338a0e7fd92c9 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty" 1635798903 56029 3f7889dab51d620aa43177c391b7b190 "" + "/usr/share/texlive/texmf-dist/web2c/texmf.cnf" 1644012257 39432 7155514e09a3d69036fac785183a21c2 "" + "/usr/share/texmf/web2c/texmf.cnf" 1644012257 39432 7155514e09a3d69036fac785183a21c2 "" + "/var/lib/texmf/web2c/pdftex/pdflatex.fmt" 1694878654 2800639 6bb68602095a3effb755225ef2061756 "" + "preamble.aux" 1702903077 32 3985256e7290058c681f74d7a3565a19 "" + "preamble.tex" 1702903076 8153 d941faff29627f18c68e5e9b7345cbdd "" + (generated) + "preamble.log" + "preamble.pdf" diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fls b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fls new file mode 100644 index 00000000..af6b6bf3 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.fls @@ -0,0 +1,1330 @@ +PWD /home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc +INPUT /etc/texmf/web2c/texmf.cnf +INPUT /usr/share/texmf/web2c/texmf.cnf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/web2c/texmf.cnf +INPUT /var/lib/texmf/web2c/pdftex/pdflatex.fmt +INPUT /home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex +OUTPUT preamble.log +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/map/fontname/texfonts.map +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/tfm/public/cm/cmr12.tfm +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd +INPUT /home/artyom/.texlive2021/texmf-var/fonts/tfm/lh/lh-t2a/larm1200.tfm +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/t2a.cmap +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/t2a.cmap +OUTPUT preamble.pdf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/t2a.cmap +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/fonts/tfm/jknappen/ec/ectt1000.tfm +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/atbegshi/atbegshi.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/atveryend/atveryend.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/color.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common-lists.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-latex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/pgf.revision.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/pgf.revision.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeysfiltered.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgf.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-common-pdf.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.basic.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.trigonometric.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.random.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.comparison.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.base.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.round.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.misc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithmetics.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathprocessing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorearrows.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreexternal.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorelayers.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransparency.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepatterns.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorerdf.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarytopaths.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarytopaths.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/tikz-cd/tikzlibrarycd.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/tikz-cd/tikzlibrarycd.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarymatrix.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarymatrix.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryquotes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryquotes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryangles.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryangles.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryarrows.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryarrows.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarycalc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarycalc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduledecorations.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.markings.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.markings.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.markings.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.markings.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathreplacing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathreplacing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathreplacing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathreplacing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.shapes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.shapes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.shapes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.shapes.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.text.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.text.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.text.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.text.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathmorphing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathmorphing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathmorphing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathmorphing.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryintersections.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryintersections.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryplotmarks.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryplotmarks.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryshapes.misc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryshapes.misc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/shapes/pgflibraryshapes.misc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/shapes/pgflibraryshapes.misc.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarybabel.code.tex +INPUT /usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarybabel.code.tex diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.log b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.log new file mode 100644 index 00000000..1884fdee --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.log @@ -0,0 +1,1104 @@ +This is pdfTeX, Version 3.141592653-2.6-1.40.22 (TeX Live 2022/dev/Debian) (preloaded format=pdflatex 2023.9.16) 18 DEC 2023 15:37 +entering extended mode + restricted \write18 enabled. + file:line:error style messages enabled. + %&-line parsing enabled. +**/home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex +(/home/artyom/Code/LaTex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex +LaTeX2e <2021-11-15> patch level 1 +L3 programming layer <2022-01-21> (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls +Document Class: article 2021/10/04 v1.4n Standard LaTeX document class +(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +File: size12.clo 2021/10/04 v1.4n Standard LaTeX file (size option) +) +\c@part=\count185 +\c@section=\count186 +\c@subsection=\count187 +\c@subsubsection=\count188 +\c@paragraph=\count189 +\c@subparagraph=\count190 +\c@figure=\count191 +\c@table=\count192 +\abovecaptionskip=\skip47 +\belowcaptionskip=\skip48 +\bibindent=\dimen138 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cmap/cmap.sty +Package: cmap 2021/02/06 v1.0j CMap support: searchable PDF +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/t2/mathtext.sty +Package: mathtext 2018/04/14 v1.0 transparent text-and-math defs +LaTeX Info: Redefining \halign on input line 121. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/fontenc.sty +Package: fontenc 2021/04/29 v2.0v Standard LaTeX package + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2aenc.def +File: t2aenc.def 2005/09/27 v1.0i Cyrillic encoding definition file +Now handling font encoding T2A ... +... processing UTF-8 mapping file for font encoding T2A + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t2aenc.dfu +File: t2aenc.dfu 2021/06/21 v1.2n UTF-8 support + defining Unicode char U+00A4 (decimal 164) + defining Unicode char U+00A7 (decimal 167) + defining Unicode char U+00AB (decimal 171) + defining Unicode char U+00BB (decimal 187) + defining Unicode char U+0131 (decimal 305) + defining Unicode char U+0237 (decimal 567) + defining Unicode char U+0400 (decimal 1024) + defining Unicode char U+0401 (decimal 1025) + defining Unicode char U+0402 (decimal 1026) + defining Unicode char U+0403 (decimal 1027) + defining Unicode char U+0404 (decimal 1028) + defining Unicode char U+0405 (decimal 1029) + defining Unicode char U+0406 (decimal 1030) + defining Unicode char U+0407 (decimal 1031) + defining Unicode char U+0408 (decimal 1032) + defining Unicode char U+0409 (decimal 1033) + defining Unicode char U+040A (decimal 1034) + defining Unicode char U+040B (decimal 1035) + defining Unicode char U+040C (decimal 1036) + defining Unicode char U+040D (decimal 1037) + defining Unicode char U+040E (decimal 1038) + defining Unicode char U+040F (decimal 1039) + defining Unicode char U+0410 (decimal 1040) + defining Unicode char U+0411 (decimal 1041) + defining Unicode char U+0412 (decimal 1042) + defining Unicode char U+0413 (decimal 1043) + defining Unicode char U+0414 (decimal 1044) + defining Unicode char U+0415 (decimal 1045) + defining Unicode char U+0416 (decimal 1046) + defining Unicode char U+0417 (decimal 1047) + defining Unicode char U+0418 (decimal 1048) + defining Unicode char U+0419 (decimal 1049) + defining Unicode char U+041A (decimal 1050) + defining Unicode char U+041B (decimal 1051) + defining Unicode char U+041C (decimal 1052) + defining Unicode char U+041D (decimal 1053) + defining Unicode char U+041E (decimal 1054) + defining Unicode char U+041F (decimal 1055) + defining Unicode char U+0420 (decimal 1056) + defining Unicode char U+0421 (decimal 1057) + defining Unicode char U+0422 (decimal 1058) + defining Unicode char U+0423 (decimal 1059) + defining Unicode char U+0424 (decimal 1060) + defining Unicode char U+0425 (decimal 1061) + defining Unicode char U+0426 (decimal 1062) + defining Unicode char U+0427 (decimal 1063) + defining Unicode char U+0428 (decimal 1064) + defining Unicode char U+0429 (decimal 1065) + defining Unicode char U+042A (decimal 1066) + defining Unicode char U+042B (decimal 1067) + defining Unicode char U+042C (decimal 1068) + defining Unicode char U+042D (decimal 1069) + defining Unicode char U+042E (decimal 1070) + defining Unicode char U+042F (decimal 1071) + defining Unicode char U+0430 (decimal 1072) + defining Unicode char U+0431 (decimal 1073) + defining Unicode char U+0432 (decimal 1074) + defining Unicode char U+0433 (decimal 1075) + defining Unicode char U+0434 (decimal 1076) + defining Unicode char U+0435 (decimal 1077) + defining Unicode char U+0436 (decimal 1078) + defining Unicode char U+0437 (decimal 1079) + defining Unicode char U+0438 (decimal 1080) + defining Unicode char U+0439 (decimal 1081) + defining Unicode char U+043A (decimal 1082) + defining Unicode char U+043B (decimal 1083) + defining Unicode char U+043C (decimal 1084) + defining Unicode char U+043D (decimal 1085) + defining Unicode char U+043E (decimal 1086) + defining Unicode char U+043F (decimal 1087) + defining Unicode char U+0440 (decimal 1088) + defining Unicode char U+0441 (decimal 1089) + defining Unicode char U+0442 (decimal 1090) + defining Unicode char U+0443 (decimal 1091) + defining Unicode char U+0444 (decimal 1092) + defining Unicode char U+0445 (decimal 1093) + defining Unicode char U+0446 (decimal 1094) + defining Unicode char U+0447 (decimal 1095) + defining Unicode char U+0448 (decimal 1096) + defining Unicode char U+0449 (decimal 1097) + defining Unicode char U+044A (decimal 1098) + defining Unicode char U+044B (decimal 1099) + defining Unicode char U+044C (decimal 1100) + defining Unicode char U+044D (decimal 1101) + defining Unicode char U+044E (decimal 1102) + defining Unicode char U+044F (decimal 1103) + defining Unicode char U+0450 (decimal 1104) + defining Unicode char U+0451 (decimal 1105) + defining Unicode char U+0452 (decimal 1106) + defining Unicode char U+0453 (decimal 1107) + defining Unicode char U+0454 (decimal 1108) + defining Unicode char U+0455 (decimal 1109) + defining Unicode char U+0456 (decimal 1110) + defining Unicode char U+0457 (decimal 1111) + defining Unicode char U+0458 (decimal 1112) + defining Unicode char U+0459 (decimal 1113) + defining Unicode char U+045A (decimal 1114) + defining Unicode char U+045B (decimal 1115) + defining Unicode char U+045C (decimal 1116) + defining Unicode char U+045D (decimal 1117) + defining Unicode char U+045E (decimal 1118) + defining Unicode char U+045F (decimal 1119) + defining Unicode char U+0490 (decimal 1168) + defining Unicode char U+0491 (decimal 1169) + defining Unicode char U+0492 (decimal 1170) + defining Unicode char U+0493 (decimal 1171) + defining Unicode char U+0496 (decimal 1174) + defining Unicode char U+0497 (decimal 1175) + defining Unicode char U+0498 (decimal 1176) + defining Unicode char U+0499 (decimal 1177) + defining Unicode char U+049A (decimal 1178) + defining Unicode char U+049B (decimal 1179) + defining Unicode char U+049C (decimal 1180) + defining Unicode char U+049D (decimal 1181) + defining Unicode char U+04A0 (decimal 1184) + defining Unicode char U+04A1 (decimal 1185) + defining Unicode char U+04A2 (decimal 1186) + defining Unicode char U+04A3 (decimal 1187) + defining Unicode char U+04A4 (decimal 1188) + defining Unicode char U+04A5 (decimal 1189) + defining Unicode char U+04AA (decimal 1194) + defining Unicode char U+04AB (decimal 1195) + defining Unicode char U+04AE (decimal 1198) + defining Unicode char U+04AF (decimal 1199) + defining Unicode char U+04B0 (decimal 1200) + defining Unicode char U+04B1 (decimal 1201) + defining Unicode char U+04B2 (decimal 1202) + defining Unicode char U+04B3 (decimal 1203) + defining Unicode char U+04B6 (decimal 1206) + defining Unicode char U+04B7 (decimal 1207) + defining Unicode char U+04B8 (decimal 1208) + defining Unicode char U+04B9 (decimal 1209) + defining Unicode char U+04BA (decimal 1210) + defining Unicode char U+04BB (decimal 1211) + defining Unicode char U+04C0 (decimal 1216) + defining Unicode char U+04C1 (decimal 1217) + defining Unicode char U+04C2 (decimal 1218) + defining Unicode char U+04D0 (decimal 1232) + defining Unicode char U+04D1 (decimal 1233) + defining Unicode char U+04D2 (decimal 1234) + defining Unicode char U+04D3 (decimal 1235) + defining Unicode char U+04D4 (decimal 1236) + defining Unicode char U+04D5 (decimal 1237) + defining Unicode char U+04D6 (decimal 1238) + defining Unicode char U+04D7 (decimal 1239) + defining Unicode char U+04D8 (decimal 1240) + defining Unicode char U+04D9 (decimal 1241) + defining Unicode char U+04DA (decimal 1242) + defining Unicode char U+04DB (decimal 1243) + defining Unicode char U+04DC (decimal 1244) + defining Unicode char U+04DD (decimal 1245) + defining Unicode char U+04DE (decimal 1246) + defining Unicode char U+04DF (decimal 1247) + defining Unicode char U+04E2 (decimal 1250) + defining Unicode char U+04E3 (decimal 1251) + defining Unicode char U+04E4 (decimal 1252) + defining Unicode char U+04E5 (decimal 1253) + defining Unicode char U+04E6 (decimal 1254) + defining Unicode char U+04E7 (decimal 1255) + defining Unicode char U+04E8 (decimal 1256) + defining Unicode char U+04E9 (decimal 1257) + defining Unicode char U+04EC (decimal 1260) + defining Unicode char U+04ED (decimal 1261) + defining Unicode char U+04EE (decimal 1262) + defining Unicode char U+04EF (decimal 1263) + defining Unicode char U+04F0 (decimal 1264) + defining Unicode char U+04F1 (decimal 1265) + defining Unicode char U+04F2 (decimal 1266) + defining Unicode char U+04F3 (decimal 1267) + defining Unicode char U+04F4 (decimal 1268) + defining Unicode char U+04F5 (decimal 1269) + defining Unicode char U+04F8 (decimal 1272) + defining Unicode char U+04F9 (decimal 1273) + defining Unicode char U+200C (decimal 8204) + defining Unicode char U+2013 (decimal 8211) + defining Unicode char U+2014 (decimal 8212) + defining Unicode char U+2018 (decimal 8216) + defining Unicode char U+2019 (decimal 8217) + defining Unicode char U+201C (decimal 8220) + defining Unicode char U+201D (decimal 8221) + defining Unicode char U+201E (decimal 8222) + defining Unicode char U+2030 (decimal 8240) + defining Unicode char U+2031 (decimal 8241) + defining Unicode char U+2116 (decimal 8470) + defining Unicode char U+2329 (decimal 9001) + defining Unicode char U+232A (decimal 9002) + defining Unicode char U+2423 (decimal 9251) + defining Unicode char U+27E8 (decimal 10216) + defining Unicode char U+27E9 (decimal 10217) + defining Unicode char U+FB00 (decimal 64256) + defining Unicode char U+FB01 (decimal 64257) + defining Unicode char U+FB02 (decimal 64258) + defining Unicode char U+FB03 (decimal 64259) + defining Unicode char U+FB04 (decimal 64260) + defining Unicode char U+FB05 (decimal 64261) + defining Unicode char U+FB06 (decimal 64262) +) +\symT2Aletters=\mathgroup4 +) +LaTeX Font Info: Trying to load font information for T2A+cmr on input line 112. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/cyrillic/t2acmr.fd +File: t2acmr.fd 2001/08/11 v1.0a Computer Modern Cyrillic font definitions +)<>) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty +Package: inputenc 2021/02/14 v1.3d Input encoding file +\inpenc@prehook=\toks16 +\inpenc@posthook=\toks17 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/babel.sty +Package: babel 2022/01/26 3.70 The Babel package +\babel@savecnt=\count193 +\U@D=\dimen139 +\l@unhyphenated=\language87 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel/txtbabel.def) +\bbl@readstream=\read2 +\bbl@dirlevel=\count194 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-english/english.ldf +Language: english 2017/06/06 v3.3r English support from the babel system +Package babel Info: Hyphen rules for 'canadian' set to \l@english +(babel) (\language0). Reported on input line 102. +Package babel Info: Hyphen rules for 'australian' set to \l@ukenglish +(babel) (\language48). Reported on input line 105. +Package babel Info: Hyphen rules for 'newzealand' set to \l@ukenglish +(babel) (\language48). Reported on input line 108. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/babel-russian/russianb.ldf +File: russianb.ldf 2021/01/10 1.3m Russian support for the Babel system +Language: russian 2020/09/09 1.3k Russian support for the Babel system +Package babel Info: Making " an active character on input line 124. +Package babel Info: Default for \cyrdash is provided on input line 163. +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/indentfirst.sty +Package: indentfirst 1995/11/23 v1.03 Indent first paragraph (DPC) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty +Package: amsmath 2021/10/15 v2.17l AMS math features +\@mathmargin=\skip49 + +For additional information on amsmath, use the `?' option. +(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty +Package: amstext 2021/08/26 v2.01 AMS text + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty +File: amsgen.sty 1999/11/30 v2.0 generic functions +\@emptytoks=\toks18 +\ex@=\dimen140 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty +Package: amsbsy 1999/11/29 v1.2d Bold Symbols +\pmbraise@=\dimen141 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty +Package: amsopn 2021/08/26 v2.02 operator names +) +\inf@bad=\count195 +LaTeX Info: Redefining \frac on input line 234. +\uproot@=\count196 +\leftroot@=\count197 +LaTeX Info: Redefining \overline on input line 399. +\classnum@=\count198 +\DOTSCASE@=\count199 +LaTeX Info: Redefining \ldots on input line 496. +LaTeX Info: Redefining \dots on input line 499. +LaTeX Info: Redefining \cdots on input line 620. +\Mathstrutbox@=\box50 +\strutbox@=\box51 +\big@size=\dimen142 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OML on input line 743. +\symOMLletters=\mathgroup5 +LaTeX Font Info: Redeclaring font encoding OMS on input line 744. +\symOMSletters=\mathgroup6 +\macc@depth=\count266 +\c@MaxMatrixCols=\count267 +\dotsspace@=\muskip16 +\c@parentequation=\count268 +\dspbrk@lvl=\count269 +\tag@help=\toks19 +\row@=\count270 +\column@=\count271 +\maxfields@=\count272 +\andhelp@=\toks20 +\eqnshift@=\dimen143 +\alignsep@=\dimen144 +\tagshift@=\dimen145 +\tagwidth@=\dimen146 +\totwidth@=\dimen147 +\lineht@=\dimen148 +\@envbody=\toks21 +\multlinegap=\skip50 +\multlinetaggap=\skip51 +\mathdisplay@stack=\toks22 +LaTeX Info: Redefining \[ on input line 2938. +LaTeX Info: Redefining \] on input line 2939. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amsfonts.sty +Package: amsfonts 2013/01/14 v3.01 Basic AMSFonts support +\symAMSa=\mathgroup7 +\symAMSb=\mathgroup8 +LaTeX Font Info: Redeclaring math symbol \hbar on input line 98. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathfrak' in version `bold' +(Font) U/euf/m/n --> U/euf/b/n on input line 106. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsfonts/amssymb.sty +Package: amssymb 2013/01/14 v3.01 AMS font symbols +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amscls/amsthm.sty +Package: amsthm 2020/05/29 v2.20.6 +\thm@style=\toks23 +\thm@bodyfont=\toks24 +\thm@headfont=\toks25 +\thm@notefont=\toks26 +\thm@headpunct=\toks27 +\thm@preskip=\skip52 +\thm@postskip=\skip53 +\thm@headsep=\skip54 +\dth@everypar=\toks28 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mathtools.sty +Package: mathtools 2021/02/02 v1.28 mathematical typesetting tools + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty +Package: keyval 2014/10/28 v1.15 key=value parser (DPC) +\KV@toks@=\toks29 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/calc.sty +Package: calc 2017/05/25 v4.3 Infix arithmetic (KKT,FJ) +\calc@Acount=\count273 +\calc@Bcount=\count274 +\calc@Adimen=\dimen149 +\calc@Bdimen=\dimen150 +\calc@Askip=\skip55 +\calc@Bskip=\skip56 +LaTeX Info: Redefining \setlength on input line 80. +LaTeX Info: Redefining \addtolength on input line 81. +\calc@Ccount=\count275 +\calc@Cskip=\skip57 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/mathtools/mhsetup.sty +Package: mhsetup 2021/03/18 v1.4 programming setup (MH) +) +\g_MT_multlinerow_int=\count276 +\l_MT_multwidth_dim=\dimen151 +\origjot=\skip58 +\l_MT_shortvdotswithinadjustabove_dim=\dimen152 +\l_MT_shortvdotswithinadjustbelow_dim=\dimen153 +\l_MT_above_intertext_sep=\dimen154 +\l_MT_below_intertext_sep=\dimen155 +\l_MT_above_shortintertext_sep=\dimen156 +\l_MT_below_shortintertext_sep=\dimen157 +\xmathstrut@box=\box52 +\xmathstrut@dim=\dimen158 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/bbm-macros/bbm.sty +Package: bbm 1999/03/15 V 1.2 provides fonts for set symbols - TH +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbbm' in version `bold' +(Font) U/bbm/m/n --> U/bbm/bx/n on input line 33. +LaTeX Font Info: Overwriting math alphabet `\mathbbmss' in version `bold' +(Font) U/bbmss/m/n --> U/bbmss/bx/n on input line 35. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/was/icomma.sty +Package: icomma 2002/03/10 v2.0 (WaS) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/oberdiek/centernot.sty +Package: centernot 2016/05/16 v1.4 Centers the not symbol horizontally (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stmaryrd/stmaryrd.sty +Package: stmaryrd 1994/03/03 St Mary's Road symbol package +\symstmry=\mathgroup9 +LaTeX Font Info: Overwriting symbol font `stmry' in version `bold' +(Font) U/stmry/m/n --> U/stmry/b/n on input line 89. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphicx.sty +Package: graphicx 2021/09/16 v1.2d Enhanced LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/graphics.sty +Package: graphics 2021/03/04 v1.4d Standard LaTeX Graphics (DPC,SPQR) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/trig.sty +Package: trig 2021/08/11 v1.11 sin cos tan (DPC) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/graphics.cfg +File: graphics.cfg 2016/06/04 v1.11 sample graphics configuration +) +Package graphics Info: Driver file: pdftex.def on input line 107. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-def/pdftex.def +File: pdftex.def 2020/10/05 v1.2a Graphics/color driver for pdftex +)) +\Gin@req@height=\dimen159 +\Gin@req@width=\dimen160 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/wrapfig/wrapfig.sty +\wrapoverhang=\dimen161 +\WF@size=\dimen162 +\c@WF@wrappedlines=\count277 +\WF@box=\box53 +\WF@everypar=\toks30 +Package: wrapfig 2003/01/31 v 3.6 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/array.sty +Package: array 2021/10/04 v2.5f Tabular extension package (FMi) +\col@sep=\dimen163 +\ar@mcellbox=\box54 +\extrarowheight=\dimen164 +\NC@list=\toks31 +\extratabsurround=\skip59 +\backup@length=\skip60 +\ar@cellbox=\box55 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/tabularx.sty +Package: tabularx 2020/01/15 v2.11c `tabularx' package (DPC) +\TX@col@width=\dimen165 +\TX@old@table=\dimen166 +\TX@old@col=\dimen167 +\TX@target=\dimen168 +\TX@delta=\dimen169 +\TX@cols=\count278 +\TX@ftn=\toks32 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tabulary/tabulary.sty +Package: tabulary 2014/06/11 v0.10 tabulary package (DPC) +\TY@count=\count279 +\TY@linewidth=\dimen170 +\tymin=\dimen171 +\tymax=\dimen172 +\TY@tablewidth=\dimen173 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/booktabs/booktabs.sty +Package: booktabs 2020/01/12 v1.61803398 Publication quality tables +\heavyrulewidth=\dimen174 +\lightrulewidth=\dimen175 +\cmidrulewidth=\dimen176 +\belowrulesep=\dimen177 +\belowbottomsep=\dimen178 +\aboverulesep=\dimen179 +\abovetopsep=\dimen180 +\cmidrulesep=\dimen181 +\cmidrulekern=\dimen182 +\defaultaddspace=\dimen183 +\@cmidla=\count280 +\@cmidlb=\count281 +\@aboverulesep=\dimen184 +\@belowrulesep=\dimen185 +\@thisruleclass=\count282 +\@lastruleclass=\count283 +\@thisrulewidth=\dimen186 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/longtable.sty +Package: longtable 2021-09-01 v4.17 Multi-page Table package (DPC) +\LTleft=\skip61 +\LTright=\skip62 +\LTpre=\skip63 +\LTpost=\skip64 +\LTchunksize=\count284 +\LTcapwidth=\dimen187 +\LT@head=\box56 +\LT@firsthead=\box57 +\LT@foot=\box58 +\LT@lastfoot=\box59 +\LT@gbox=\box60 +\LT@cols=\count285 +\LT@rows=\count286 +\c@LT@tables=\count287 +\c@LT@chunks=\count288 +\LT@p@ftn=\toks33 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/multirow/multirow.sty +Package: multirow 2021/03/15 v2.8 Span multiple rows of a table +\multirow@colwidth=\skip65 +\multirow@cntb=\count289 +\multirow@dima=\skip66 +\bigstrutjot=\dimen188 +) +\c@theorem=\count290 +\c@lemma=\count291 +\c@proposition=\count292 +\c@definition=\count293 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/extsizes/extsizes.sty +Package: extsizes 1996/10/08 v1.0 Non Standard LaTeX Package + + +Package ExtSizes Warning: It is better to use one of the extsizes classes, + if you can. + +(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size12.clo +File: size12.clo 2021/10/04 v1.4n Standard LaTeX file (size option) +LaTeX Info: Command `\normalsize' is already robust on input line 56. +LaTeX Info: Redefining \small on input line 58. +LaTeX Info: Redefining \footnotesize on input line 69. +LaTeX Info: Redefining \scriptsize on input line 80. +LaTeX Info: Redefining \tiny on input line 81. +LaTeX Info: Redefining \large on input line 82. +LaTeX Info: Redefining \Large on input line 83. +LaTeX Info: Redefining \LARGE on input line 84. +LaTeX Info: Redefining \huge on input line 85. +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty +Package: geometry 2020/01/02 v5.9 Page Geometry + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty +Package: ifvtex 2019/10/25 v1.7 ifvtex legacy package. Use iftex instead. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty +Package: iftex 2020/03/06 v1.0d TeX engine tests +)) +\Gm@cnth=\count294 +\Gm@cntv=\count295 +\c@Gm@tempcnt=\count296 +\Gm@bindingoffset=\dimen189 +\Gm@wd@mp=\dimen190 +\Gm@odd@mp=\dimen191 +\Gm@even@mp=\dimen192 +\Gm@layoutwidth=\dimen193 +\Gm@layoutheight=\dimen194 +\Gm@layouthoffset=\dimen195 +\Gm@layoutvoffset=\dimen196 +\Gm@dimlist=\toks34 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/setspace/setspace.sty +Package: setspace 2011/12/19 v6.7a set line spacing +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/enumitem/enumitem.sty +Package: enumitem 2019/06/20 v3.9 Customized lists +\labelindent=\skip67 +\enit@outerparindent=\dimen197 +\enit@toks=\toks35 +\enit@inbox=\box61 +\enit@count@id=\count297 +\enitdp@description=\count298 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tools/multicol.sty +Package: multicol 2021/10/28 v1.9b multicolumn formatting (FMi) +\c@tracingmulticols=\count299 +\mult@box=\box62 +\multicol@leftmargin=\dimen198 +\c@unbalance=\count300 +\c@collectmore=\count301 +\doublecol@number=\count302 +\multicoltolerance=\count303 +\multicolpretolerance=\count304 +\full@width=\dimen199 +\page@free=\dimen256 +\premulticols=\dimen257 +\postmulticols=\dimen258 +\multicolsep=\skip68 +\multicolbaselineskip=\skip69 +\partial@page=\box63 +\last@line=\box64 +\maxbalancingoverflow=\dimen259 +\mult@rightbox=\box65 +\mult@grightbox=\box66 +\mult@firstbox=\box67 +\mult@gfirstbox=\box68 +\@tempa=\box69 +\@tempa=\box70 +\@tempa=\box71 +\@tempa=\box72 +\@tempa=\box73 +\@tempa=\box74 +\@tempa=\box75 +\@tempa=\box76 +\@tempa=\box77 +\@tempa=\box78 +\@tempa=\box79 +\@tempa=\box80 +\@tempa=\box81 +\@tempa=\box82 +\@tempa=\box83 +\@tempa=\box84 +\@tempa=\box85 +\@tempa=\box86 +\@tempa=\box87 +\@tempa=\box88 +\@tempa=\box89 +\@tempa=\box90 +\@tempa=\box91 +\@tempa=\box92 +\@tempa=\box93 +\@tempa=\box94 +\@tempa=\box95 +\@tempa=\box96 +\@tempa=\box97 +\@tempa=\box98 +\@tempa=\box99 +\@tempa=\box100 +\@tempa=\box101 +\@tempa=\box102 +\@tempa=\box103 +\@tempa=\box104 +\c@minrows=\count305 +\c@columnbadness=\count306 +\c@finalcolumnbadness=\count307 +\last@try=\dimen260 +\multicolovershoot=\dimen261 +\multicolundershoot=\dimen262 +\mult@nat@firstbox=\box105 +\colbreak@box=\box106 +\mc@col@check@num=\count308 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soulutf8/soulutf8.sty +Package: soulutf8 2019/12/15 v1.2 Permit use of UTF-8 characters in soul (HO) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/soul/soul.sty +Package: soul 2003/11/17 v2.4 letterspacing/underlining (mf) +\SOUL@word=\toks36 +\SOUL@lasttoken=\toks37 +\SOUL@cmds=\toks38 +\SOUL@buffer=\toks39 +\SOUL@token=\toks40 +\SOUL@spaceskip=\skip70 +\SOUL@ttwidth=\dimen263 +\SOUL@uldp=\dimen264 +\SOUL@ulht=\dimen265 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/infwarerr/infwarerr.sty +Package: infwarerr 2019/12/03 v1.5 Providing info/warning/error messages (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/etexcmds/etexcmds.sty +Package: etexcmds 2019/12/15 v1.7 Avoid name clashes with e-TeX commands (HO) +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/titlesec/titleps.sty +Package: titleps 2021/07/05 v2.14 Page styles +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref.sty +Package: hyperref 2021-06-07 v7.00m Hypertext links for LaTeX + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/ltxcmds/ltxcmds.sty +Package: ltxcmds 2020-05-10 v1.25 LaTeX kernel commands for general use (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdftexcmds/pdftexcmds.sty +Package: pdftexcmds 2020-06-27 v0.33 Utility functions of pdfTeX for LuaTeX (HO) +Package pdftexcmds Info: \pdf@primitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdf@ifprimitive is available. +Package pdftexcmds Info: \pdfdraftmode found. +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvsetkeys/kvsetkeys.sty +Package: kvsetkeys 2019/12/15 v1.18 Key value parser (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/kvdefinekeys/kvdefinekeys.sty +Package: kvdefinekeys 2019-12-19 v1.6 Define keys (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pdfescape/pdfescape.sty +Package: pdfescape 2019/12/09 v1.15 Implements pdfTeX's escape features (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hycolor/hycolor.sty +Package: hycolor 2020-01-27 v1.10 Color options for hyperref/bookmark (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/letltxmacro/letltxmacro.sty +Package: letltxmacro 2019/12/03 v1.6 Let assignment for LaTeX macros (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/auxhook/auxhook.sty +Package: auxhook 2019-12-17 v1.6 Hooks for auxiliary files (HO) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/kvoptions/kvoptions.sty +Package: kvoptions 2020-10-07 v3.14 Key value format for package options (HO) +) +\@linkdim=\dimen266 +\Hy@linkcounter=\count309 +\Hy@pagecounter=\count310 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/pd1enc.def +File: pd1enc.def 2021-06-07 v7.00m Hyperref: PDFDocEncoding definition (HO) +Now handling font encoding PD1 ... +... no UTF-8 mapping file for font encoding PD1 +\symPD1letters=\mathgroup10 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hyperref-langpatches.def +File: hyperref-langpatches.def 2021-06-07 v7.00m Hyperref: patches for babel languages +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/intcalc/intcalc.sty +Package: intcalc 2019/12/15 v1.3 Expandable calculations with integers (HO) +) +\Hy@SavedSpaceFactor=\count311 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/puenc.def +File: puenc.def 2021-06-07 v7.00m Hyperref: PDF Unicode definition (HO) +Now handling font encoding PU ... +... no UTF-8 mapping file for font encoding PU +\symPUletters=\mathgroup11 +) +Package hyperref Info: Option `unicode' set `true' on input line 3167. +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 4192. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 4197. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 4200. +Package hyperref Info: Plain pages OFF on input line 4207. +Package hyperref Info: Backreferencing OFF on input line 4212. +Package hyperref Info: Implicit mode ON; LaTeX internals redefined. +Package hyperref Info: Bookmarks ON on input line 4445. +\c@Hy@tempcnt=\count312 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/url/url.sty +\Urlmuskip=\muskip17 +Package: url 2013/09/16 ver 3.4 Verb mode for urls, etc. +) +LaTeX Info: Redefining \url on input line 4804. +\XeTeXLinkMargin=\dimen267 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bitset/bitset.sty +Package: bitset 2019/12/09 v1.3 Handle bit-vector datatype (HO) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/bigintcalc/bigintcalc.sty +Package: bigintcalc 2019/12/15 v1.5 Expandable calculations on big integers (HO) +)) +\Fld@menulength=\count313 +\Field@Width=\dimen268 +\Fld@charsize=\dimen269 +Package hyperref Info: Hyper figures OFF on input line 6076. +Package hyperref Info: Link nesting OFF on input line 6081. +Package hyperref Info: Hyper index ON on input line 6084. +Package hyperref Info: backreferencing OFF on input line 6091. +Package hyperref Info: Link coloring OFF on input line 6096. +Package hyperref Info: Link coloring with OCG OFF on input line 6101. +Package hyperref Info: PDF/A mode OFF on input line 6106. +LaTeX Info: Redefining \ref on input line 6146. +LaTeX Info: Redefining \pageref on input line 6150. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atbegshi-ltx.sty +Package: atbegshi-ltx 2021/01/10 v1.0c Emulation of the original atbegshi +package with kernel methods +) +\Hy@abspage=\count314 +\c@Item=\count315 +\c@Hfootnote=\count316 +) +Package hyperref Info: Driver (autodetected): hpdftex. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/hyperref/hpdftex.def +File: hpdftex.def 2021-06-07 v7.00m Hyperref driver for pdfTeX + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/atveryend-ltx.sty +Package: atveryend-ltx 2020/08/19 v1.0a Emulation of the original atveryend package +with kernel methods +) +\Fld@listcount=\count317 +\c@bookmark@seq@number=\count318 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/rerunfilecheck/rerunfilecheck.sty +Package: rerunfilecheck 2019/12/05 v1.9 Rerun checks for auxiliary files (HO) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/uniquecounter/uniquecounter.sty +Package: uniquecounter 2019/12/15 v1.4 Provide unlimited unique counter (HO) +) +Package uniquecounter Info: New unique counter `rerunfilecheck' on input line 286. +) +\Hy@SectionHShift=\skip71 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/xcolor.sty +Package: xcolor 2021/10/31 v2.13 LaTeX color extensions (UK) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics-cfg/color.cfg +File: color.cfg 2016/01/02 v1.6 sample color configuration +) +Package xcolor Info: Package option `usenames' ignored on input line 218. +Package xcolor Info: Driver file: pdftex.def on input line 227. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/colortbl/colortbl.sty +Package: colortbl 2020/01/04 v1.0e Color table columns (DPC) +\everycr=\toks41 +\minrowclearance=\skip72 +) +\rownum=\count319 +Package xcolor Info: Model `cmy' substituted by `cmy0' on input line 1352. +Package xcolor Info: Model `hsb' substituted by `rgb' on input line 1356. +Package xcolor Info: Model `RGB' extended on input line 1368. +Package xcolor Info: Model `HTML' substituted by `rgb' on input line 1370. +Package xcolor Info: Model `Hsb' substituted by `hsb' on input line 1371. +Package xcolor Info: Model `tHsb' substituted by `hsb' on input line 1372. +Package xcolor Info: Model `HSB' substituted by `hsb' on input line 1373. +Package xcolor Info: Model `Gray' substituted by `gray' on input line 1374. +Package xcolor Info: Model `wave' substituted by `hsb' on input line 1375. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/dvipsnam.def +File: dvipsnam.def 2016/06/17 v3.0m Driver-dependent file (DPC,SPQR) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/xcolor/svgnam.def +File: svgnam.def 2021/10/31 v2.13 Predefined colors according to SVG 1.1 (UK) +)) +Package hyperref Info: Option `unicode' set `true' on input line 184. +Package hyperref Info: Option `colorlinks' set `true' on input line 184. + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/frontendlayer/tikz.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgf.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfrcs.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common.tex +\pgfutil@everybye=\toks42 +\pgfutil@tempdima=\dimen270 +\pgfutil@tempdimb=\dimen271 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-common-lists.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfutil-latex.def +\pgfutil@abb=\box107 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfrcs.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/pgf.revision.tex) +Package: pgfrcs 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) +Package: pgf 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/basiclayer/pgfcore.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/systemlayer/pgfsys.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys.code.tex +Package: pgfsys 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex +\pgfkeys@pathtoks=\toks43 +\pgfkeys@temptoks=\toks44 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeysfiltered.code.tex +\pgfkeys@tmptoks=\toks45 +)) +\pgf@x=\dimen272 +\pgf@y=\dimen273 +\pgf@xa=\dimen274 +\pgf@ya=\dimen275 +\pgf@xb=\dimen276 +\pgf@yb=\dimen277 +\pgf@xc=\dimen278 +\pgf@yc=\dimen279 +\pgf@xd=\dimen280 +\pgf@yd=\dimen281 +\w@pgf@writea=\write3 +\r@pgf@reada=\read3 +\c@pgf@counta=\count320 +\c@pgf@countb=\count321 +\c@pgf@countc=\count322 +\c@pgf@countd=\count323 +\t@pgf@toka=\toks46 +\t@pgf@tokb=\toks47 +\t@pgf@tokc=\toks48 +\pgf@sys@id@count=\count324 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgf.cfg +File: pgf.cfg 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) +Driver file for pgf: pgfsys-pdftex.def + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-pdftex.def +File: pgfsys-pdftex.def 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsys-common-pdf.def +File: pgfsys-common-pdf.def 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +))) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsyssoftpath.code.tex +File: pgfsyssoftpath.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfsyssoftpath@smallbuffer@items=\count325 +\pgfsyssoftpath@bigbuffer@items=\count326 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/systemlayer/pgfsysprotocol.code.tex +File: pgfsysprotocol.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcore.code.tex +Package: pgfcore 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathcalc.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathutil.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathparser.code.tex +\pgfmath@dimen=\dimen282 +\pgfmath@count=\count327 +\pgfmath@box=\box108 +\pgfmath@toks=\toks49 +\pgfmath@stack@operand=\toks50 +\pgfmath@stack@operation=\toks51 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.basic.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.trigonometric.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.random.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.comparison.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.base.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.round.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.misc.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfunctions.integerarithmetics.code.tex))) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmathfloat.code.tex +\c@pgfmathroundto@lastzeros=\count328 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfint.code.tex) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepoints.code.tex +File: pgfcorepoints.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@picminx=\dimen283 +\pgf@picmaxx=\dimen284 +\pgf@picminy=\dimen285 +\pgf@picmaxy=\dimen286 +\pgf@pathminx=\dimen287 +\pgf@pathmaxx=\dimen288 +\pgf@pathminy=\dimen289 +\pgf@pathmaxy=\dimen290 +\pgf@xx=\dimen291 +\pgf@xy=\dimen292 +\pgf@yx=\dimen293 +\pgf@yy=\dimen294 +\pgf@zx=\dimen295 +\pgf@zy=\dimen296 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathconstruct.code.tex +File: pgfcorepathconstruct.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@path@lastx=\dimen297 +\pgf@path@lasty=\dimen298 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathusage.code.tex +File: pgfcorepathusage.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@shorten@end@additional=\dimen299 +\pgf@shorten@start@additional=\dimen300 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorescopes.code.tex +File: pgfcorescopes.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfpic=\box109 +\pgf@hbox=\box110 +\pgf@layerbox@main=\box111 +\pgf@picture@serial@count=\count329 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoregraphicstate.code.tex +File: pgfcoregraphicstate.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgflinewidth=\dimen301 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransformations.code.tex +File: pgfcoretransformations.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@pt@x=\dimen302 +\pgf@pt@y=\dimen303 +\pgf@pt@temp=\dimen304 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorequick.code.tex +File: pgfcorequick.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreobjects.code.tex +File: pgfcoreobjects.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepathprocessing.code.tex +File: pgfcorepathprocessing.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorearrows.code.tex +File: pgfcorearrows.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfarrowsep=\dimen305 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreshade.code.tex +File: pgfcoreshade.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@max=\dimen306 +\pgf@sys@shading@range@num=\count330 +\pgf@shadingcount=\count331 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreimage.code.tex +File: pgfcoreimage.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoreexternal.code.tex +File: pgfcoreexternal.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfexternal@startupbox=\box112 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorelayers.code.tex +File: pgfcorelayers.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcoretransparency.code.tex +File: pgfcoretransparency.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorepatterns.code.tex +File: pgfcorepatterns.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/basiclayer/pgfcorerdf.code.tex +File: pgfcorerdf.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +))) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleshapes.code.tex +File: pgfmoduleshapes.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfnodeparttextbox=\box113 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduleplot.code.tex +File: pgfmoduleplot.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-0-65.sty +Package: pgfcomp-version-0-65 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@nodesepstart=\dimen307 +\pgf@nodesepend=\dimen308 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/compatibility/pgfcomp-version-1-18.sty +Package: pgfcomp-version-1-18 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgffor.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/utilities/pgfkeys.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgfkeys.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/pgf/math/pgfmath.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/utilities/pgffor.code.tex +Package: pgffor 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/math/pgfmath.code.tex) +\pgffor@iter=\dimen309 +\pgffor@skip=\dimen310 +\pgffor@stack=\toks52 +\pgffor@toks=\toks53 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/tikz.code.tex +Package: tikz 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplothandlers.code.tex +File: pgflibraryplothandlers.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgf@plot@mark@count=\count332 +\pgfplotmarksize=\dimen311 +) +\tikz@lastx=\dimen312 +\tikz@lasty=\dimen313 +\tikz@lastxsaved=\dimen314 +\tikz@lastysaved=\dimen315 +\tikz@lastmovetox=\dimen316 +\tikz@lastmovetoy=\dimen317 +\tikzleveldistance=\dimen318 +\tikzsiblingdistance=\dimen319 +\tikz@figbox=\box114 +\tikz@figbox@bg=\box115 +\tikz@tempbox=\box116 +\tikz@tempbox@bg=\box117 +\tikztreelevel=\count333 +\tikznumberofchildren=\count334 +\tikznumberofcurrentchild=\count335 +\tikz@fig@count=\count336 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmodulematrix.code.tex +File: pgfmodulematrix.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfmatrixcurrentrow=\count337 +\pgfmatrixcurrentcolumn=\count338 +\pgf@matrix@numberofcolumns=\count339 +) +\tikz@expandcount=\count340 + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarytopaths.code.tex +File: tikzlibrarytopaths.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +))) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tikz-cd/tikz-cd.sty +Package: tikz-cd 2021/05/04 v1.0 Commutative diagrams with TikZ + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/tikz-cd/tikzlibrarycd.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarymatrix.code.tex +File: tikzlibrarymatrix.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryquotes.code.tex +File: tikzlibraryquotes.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.meta.code.tex +File: pgflibraryarrows.meta.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\pgfarrowinset=\dimen320 +\pgfarrowlength=\dimen321 +\pgfarrowwidth=\dimen322 +\pgfarrowlinewidth=\dimen323 +))) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.sty +2022/01/19 4.03 tkz-euclide.sty +Package: tkz-euclide 2022/01/19 4.03 for pure Euclidean Geometry +(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryangles.code.tex +File: tikzlibraryangles.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryarrows.code.tex +File: tikzlibraryarrows.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryarrows.code.tex +File: pgflibraryarrows.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +\arrowsize=\dimen324 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarycalc.code.tex +File: tikzlibrarycalc.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/modules/pgfmoduledecorations.code.tex +\pgfdecoratedcompleteddistance=\dimen325 +\pgfdecoratedremainingdistance=\dimen326 +\pgfdecoratedinputsegmentcompleteddistance=\dimen327 +\pgfdecoratedinputsegmentremainingdistance=\dimen328 +\pgf@decorate@distancetomove=\dimen329 +\pgf@decorate@repeatstate=\count341 +\pgfdecorationsegmentamplitude=\dimen330 +\pgfdecorationsegmentlength=\dimen331 +) +\tikz@lib@dec@box=\box118 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.markings.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.markings.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathreplacing.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathreplacing.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.shapes.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.shapes.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.text.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.text.code.tex +\pgf@lib@dec@text@box=\box119 +) +\tikz@lib@dec@te@box=\box120 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarydecorations.pathmorphing.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/decorations/pgflibrarydecorations.pathmorphing.code.tex)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryintersections.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryintersections.code.tex (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryfpu.code.tex) +\pgf@intersect@solutions=\count342 +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryplotmarks.code.tex +File: tikzlibraryplotmarks.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/pgflibraryplotmarks.code.tex +File: pgflibraryplotmarks.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibraryshapes.misc.code.tex +File: tikzlibraryshapes.misc.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/libraries/shapes/pgflibraryshapes.misc.code.tex +File: pgflibraryshapes.misc.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3packages/xfp/xfp.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3kernel/expl3.sty +Package: expl3 2022-01-21 L3 programming layer (loader) + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/l3backend/l3backend-pdftex.def +File: l3backend-pdftex.def 2022-01-12 L3 backend support: PDF output (pdfTeX) +\l__color_backend_stack_int=\count343 +\l__pdf_internal_box=\box121 +)) +Package: xfp 2022-01-12 L3 Floating point unit +) +\tkzRadius=\dimen332 +\tkzLength=\dimen333 +\tkz@radi=\dimen334 +\tkz@ax=\dimen335 +\tkz@ay=\dimen336 +\tkz@bx=\dimen337 +\tkz@by=\dimen338 +\tkz@cx=\dimen339 +\tkz@cy=\dimen340 +\tkz@dx=\dimen341 +\tkz@dy=\dimen342 +\tkz@cntmk=\count344 + +Local configuration file tkz-euclide.cfg found and used +(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-euclide.cfg +2022/01/19 4.03 tkz-euclide.cfg +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-base.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-eu-base.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-utilities.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-eu-utilities.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-BB.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-BB.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-grids.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-grids.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-marks.tex +2022/01/19 4.03 tkz-lib-eu-marks.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-text.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-eu-text.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-lib-eu-shape.tex +2022/01/19 4.03 tkz-lib-eu-shape.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-axesmin.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-axesmin +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-colors.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-eu-colors +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-points.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-math.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-eu-math.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-intersections.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-intersections.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-tools-eu-angles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-angles.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-compass.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-compass.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-circles.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-circles-by.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-circles.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-angles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tool-eu-angles.tex +\tkz@arcsize=\dimen343 +\tkz@fillsize=\dimen344 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-circles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-draw-circles.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-lines.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-draw-lines.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-polygons.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-polygons.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-draw-triangles.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-lines.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-lines.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-by.tex +2022/01/19 4.03 tkz-tools-el-points-by.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-rnd.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-el-points-rnd.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-spc.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-el-points.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-points-with.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-el-points-with.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-polygons.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-polygons.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-protractor.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-protractor.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-sectors.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-sectors.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-show.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-show.tex +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/tkz-euclide/tkz-obj-eu-triangles.tex +2022/01/19 4.03 tkz-obj-eu-triangles.tex +)) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/stackengine/stackengine.sty +Package: stackengine 2021/07/22 v4.11\ Stacking text and objects in convenient ways + (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/etoolbox/etoolbox.sty +Package: etoolbox 2020/10/05 v2.5k e-TeX tools for LaTeX (JAW) +\etb@tempcnta=\count345 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.sty (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/listofitems/listofitems.tex +\loi_cnt_foreach_nest=\count346 +\loi_nestcnt=\count347 +) +Package: listofitems 2019/08/21 v1.63 Grab items in lists using user-specified sep char (CT) +) +\c@@stackindex=\count348 +\@boxshift=\skip73 +\stack@tmplength=\skip74 +\temp@stkl=\skip75 +\@stackedboxwidth=\skip76 +\@addedbox=\box122 +\@anchorbox=\box123 +\@insetbox=\box124 +\se@backgroundbox=\box125 +\stackedbox=\box126 +\@centerbox=\box127 +\c@ROWcellindex@=\count349 +) (/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/pgf/frontendlayer/tikz/libraries/tikzlibrarybabel.code.tex +File: tikzlibrarybabel.code.tex 2021/05/15 v3.1.9a (3.1.9a) +)) +! Emergency stop. +<*> ...Tex/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex + +*** (job aborted, no legal \end found) + + +Here is how much of TeX's memory you used: + 30712 strings out of 478287 + 608391 string characters out of 5849289 + 873148 words of memory out of 5000000 + 48280 multiletter control sequences out of 15000+600000 + 470672 words of font info for 31 fonts, out of 8000000 for 9000 + 1141 hyphenation exceptions out of 8191 + 84i,0n,85p,512b,99s stack positions out of 5000i,500n,10000p,200000b,80000s +! ==> Fatal error occurred, no output PDF file produced! diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex new file mode 100644 index 00000000..ae56f727 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/preamble.tex @@ -0,0 +1,191 @@ +\documentclass[a4paper,12pt]{article} + +%%% Нумерация глав, начиная с 0 +\setcounter{section}{-1} + +%%% Работа с русским языком +\usepackage{cmap} % поиск в PDF +\usepackage{mathtext} % русские буквы в формулах +\usepackage[T2A]{fontenc} % кодировка +\usepackage[utf8]{inputenc} % кодировка исходного текста +\usepackage[english,russian]{babel} % локализация и переносы +\usepackage{indentfirst} % красная строка в первом абзаце +\frenchspacing % равные пробелы между словами и предложениями + +%%% Дополнительная работа с математикой +\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb,amsthm,mathtools} % пакеты AMS +\usepackage{bbm} % Blackboard bold для цифр +\usepackage{icomma} % "Умная" запятая + +%%% Свои символы и команды для математики, обозначений +\usepackage{centernot} % центрированное зачеркивание символа +\usepackage{stmaryrd} % некоторые спецсимволы + +\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}} +\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}} +\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}} +\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}} +\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}} +\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}} +\renewcommand{\emptyset}{\ensuremath{\varnothing}} + +\DeclareMathOperator{\sgn}{sgn} +\DeclareMathOperator{\Arg}{Arg} +\DeclareMathOperator{\Ln}{Ln} +\DeclareMathOperator{\re}{Re} +\DeclareMathOperator{\im}{Im} +\DeclareMathOperator{\Arsh}{Arsh} +\DeclareMathOperator{\Int}{int} +\DeclareMathOperator{\cl}{cl} + +\newcommand{\N}{\mathbb{N}} +\newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} +\newcommand{\Q}{\mathbb{Q}} +\newcommand{\R}{\mathbb{R}} +\newcommand{\Cm}{\mathbb{C}} +\newcommand{\F}{\mathbb{F}} +\newcommand{\id}{\mathrm{id}} +\newcommand{\goth}{\mathfrak} +\newcommand{\mc}{\mathring} +\newcommand{\eps}{\varepsilon} +\newcommand{\veps}{\epsilon} +\newcommand{\vdelta}{\partial} +\newcommand{\Tau}{\mathcal{T}} +\newcommand{\dvec}[1]{\Delta\vec{#1}} +\newcommand{\wt}[1]{\widetilde{#1}} +\newcommand{\liml}{\lim\limits} +\newcommand{\suml}{\sum\limits} +\newcommand{\prodl}{\prod\limits} +\newcommand{\such}{:\ } +\newcommand{\range}[1]{\{1, \ldots, #1\}} + +\newcommand{\System}[1]{ + \left\{\begin{aligned}#1\end{aligned}\right. +} +\newcommand{\Root}[2]{ + \left\{\!\sqrt[#1]{#2}\right\} +} +\newcommand{\Matrix}[1]{ + \left(\begin{aligned}#1\end{aligned}\right) +} +\newcommand{\Det}[1]{ + \left|\begin{aligned}#1\end{aligned}\right| +} +\newcommand{\trbr}[1]{ + \left\langle#1\right\rangle +} + +\renewcommand\labelitemi{$\triangleright$} + +\let\bs\backslash +\let\lra\Leftrightarrow +\let\ra\rightarrow +\let\rra\rightrightarrows +\let\Ra\Rightarrow +\let\La\Leftarrow +\let\emb\hookrightarrow +\let\tr\triangle + +\newcommand{\dse}{\displaystyle} + +%%% Перенос знаков в формулах (по Львовскому) +\newcommand*{\hm}[1]{#1\nobreak\discretionary{}{\hbox{$\mathsurround=0pt #1$}}{}} + +%%% Работа с картинками +\usepackage{graphicx} % Для вставки рисунков +\setlength\fboxsep{3pt} % Отступ рамки \fbox{} от рисунка +\setlength\fboxrule{1pt} % Толщина линий рамки \fbox{} +\usepackage{wrapfig} % Обтекание рисунков текстом + +%%% Работа с таблицами +\usepackage{array,tabularx,tabulary,booktabs} % Дополнительная работа с таблицами +\usepackage{longtable} % Длинные таблицы +\usepackage{multirow} % Слияние строк в таблице + +%%% Теоремы +\theoremstyle{plain} +\newtheorem{theorem}{Теорема}[subsection] +\newtheorem{lemma}{Лемма}[subsection] +\newtheorem{proposition}{Утверждение}[subsection] +\newtheorem*{exercise}{Упражнение} + +\theoremstyle{definition} +\newtheorem{definition}{Определение}[subsection] +\newtheorem*{adefinition}{Определение(не материал лектора)} +\newtheorem*{corollary}{Следствие} +\newtheorem*{addition}{Дополнение} +\newtheorem*{note}{Замечание} +\newtheorem*{anote}{Замечание автора} +\newtheorem*{reminder}{Напоминание} +\newtheorem*{example}{Пример} +\newtheorem*{examples}{Примеры} + +\theoremstyle{remark} +\newtheorem*{idea}{Идея доказательства} +\newtheorem*{solution}{Решение} + +%%% Оформление страницы +\usepackage{extsizes} % Возможность сделать 14-й шрифт +\usepackage{geometry} % Простой способ задавать поля +\usepackage{setspace} % Интерлиньяж +\usepackage{enumitem} % Настройка окружений itemize и enumerate +\setlist{leftmargin=25pt} % Отступы в itemize и enumerate + +\geometry{top=25mm} % Поля сверху страницы +\geometry{bottom=30mm} % Поля снизу страницы +\geometry{left=20mm} % Поля слева страницы +\geometry{right=20mm} % Поля справа страницы + +\setlength\parindent{15pt} % Устанавливает длину красной строки 15pt +\linespread{1.3} % Коэффициент межстрочного интервала +%\setlength{\parskip}{0.5em} % Вертикальный интервал между абзацами +%\setcounter{secnumdepth}{0} % Отключение нумерации разделов +%\setcounter{section}{-1} % Нумерация секций с нуля +\usepackage{multicol} % Для текста в нескольких колонках +\usepackage{soulutf8} % Модификаторы начертания + +%%% Шаблонная информация для титульного листа +\newcommand{\CourseName}{Введение в математический анализ} +\newcommand{\FullCourseNameFirstPart}{\so{ВВЕДЕНИЕ В МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ}} +\newcommand{\SemesterNumber}{I} +\newcommand{\LecturerInitials}{Лукашов Алексей Леонидович} +\newcommand{\CourseDate}{осень 2023} +\newcommand{\GithubLink}{https://github.com/MIPT-Group/Lectures_Tex_Club} + +%%% Колонтитулы +\usepackage{titleps} +\newpagestyle{main}{ + \setheadrule{0.4pt} + \sethead{\CourseName}{}{\hyperlink{intro}{\;Назад к содержанию}} + \setfootrule{0.4pt} + \setfoot{ФПМИ МФТИ, \CourseDate}{}{\thepage} +} +\pagestyle{main} + +%%% Нумерация уравнений +\makeatletter +\def\eqref{\@ifstar\@eqref\@@eqref} +\def\@eqref#1{\textup{\tagform@{\ref*{#1}}}} +\def\@@eqref#1{\textup{\tagform@{\ref{#1}}}} +\makeatother % \eqref* без гиперссылки +\numberwithin{equation}{section} % Нумерация вида (номер_секции).(номер_уравнения) +\mathtoolsset{showonlyrefs=false} % Номера только у формул с \eqref{} в тексте. + +%%% Гиперссылки +\usepackage{hyperref} +\usepackage[usenames,dvipsnames,svgnames,table,rgb]{xcolor} +\hypersetup{ + unicode=true, % русские буквы в раздела PDF + colorlinks=true, % Цветные ссылки вместо ссылок в рамках + linkcolor=black!15!blue, % Внутренние ссылки + citecolor=green, % Ссылки на библиографию + filecolor=magenta, % Ссылки на файлы + urlcolor=NavyBlue, % Ссылки на URL +} + +%%% Графика +\usepackage{tikz} % Графический пакет tikz +\usepackage{tikz-cd} % Коммутативные диаграммы +\usepackage{tkz-euclide} % Геометрия +\usepackage{stackengine} % Многострочные тексты в картинках +\usetikzlibrary{angles, babel, quotes} \ No newline at end of file diff --git a/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/title_page.tex b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/title_page.tex new file mode 100644 index 00000000..991b9a87 --- /dev/null +++ b/Lectures/1_Semester/Calculus/2023_Lukashov/preamble_ltc/title_page.tex @@ -0,0 +1,35 @@ +\begin{titlepage} + \clearpage\thispagestyle{empty} + \centering + + \textbf{Московский физико-технический институт \\ Физтех-школа прикладной математики и информатики} + \vspace{33ex} + + {\textbf{\FullCourseNameFirstPart}} + + \SemesterNumber\ СЕМЕСТР + \vspace{1ex} + + Лектор: \textit{\LecturerInitials} + + \includegraphics[width=0.4\textwidth]{images/logo_ltc.png} + + \begin{flushright} + \noindent + + + Авторы: + + TeX 2021: \href{https://vk.com/wolfawi}{\textit{Даниил Максимов}} + + reTeX 2023: \href{https://vk.com/craftycraftz}{\textit{Артём Хафизов}} + + \href{https://vk.com/nickzu}{\textit{Николай Зуев}} + + \href{\GithubLink}{\textit{Проект на Github}} + \end{flushright} + + \vfill + \CourseDate + \pagebreak +\end{titlepage} diff --git a/config.json b/config.json index 293c2730..342f1861 100644 --- a/config.json +++ b/config.json @@ -36,5 +36,8 @@ ], "ovatik": [ "l/2/Algebra_and_Coding_Theory/2023_Vyalyj" + ], + "craftycraftz": [ + "l/1/Calculus/2023_Lukashov" ] }