25
Математика 10
Эта заметка предназначена десятиклассикм. В ней излагаются некоторые весы полезные факты, связанные с числом e.
Производная логарифма
В учебном пособии «Алгебра и начала анализа 9—10» на с. 208 выводится формула для произвольной логарифмической функции. Эта формула получается там с помощью теоремы о произвольной обратной функции и формулы для произвольной показательной функции. В этой заметке мы получим формулу для произвольной логарифмической функции непредседательной — нахождения соответствующего предела.
No bначale определим
Число e
Рассмотрим кривolineную графиком функции y = , отрезком [1; t] оси Ox и прямыми x=1, x=t (рис. 1). Площадь этой кривolineной грапейции есть функции от t — обозначим ее через S(t). Эта функция на промежутке [1; ∞] возвращает и непрерывна.
Доказательство непрерывности функции S(t) неявно содержится в п. 59 учебного пособия «Алгебра и начала анализа 9—10»: там показывается, что функция S(t) дифференцируем; всякая же дифференцируемая функция является непрерывной. В проечем, непрерывность S(t) можно вывести прямо из определения непрерывной функции. Попробуйте это сделать.
Поскольку S(2)<1 (рис. 2), а S(4)>1 (рис. 3; ), то между чисlami 2 и 4 существует единственное число — его обозначают буквой e, такое, что S(e)=1.
На с. 200 учебного пособия «Алгебра и начала анализа 9—10» число e определяется по другому. Можно доказать, что эти два определения эквивалентны.
Так как e>0 и отлично от 1, могут быть определены логарифмы по основанию e. Эти логарифмы называются натуральными и обозначются ln, то есть ln a=log_e a. Так как e>1,
функция y=ln x на промежутке ]0; ∞[ возвращает.
Два важных неравенства
Докажем теперь, что для любого натурального числа n выполено неравенство
Из неравенства (1) непредседательно следует, что
(именно так определяется число e вузовских курах математического анализа).
Действительно, возьмем любое число ε>0 и положим N=[]. Тогда для любого натурального n>N выполено неравенство
Зафиксируем любое натуральное число n, положим q=1+ и рас-
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.