Definisi limit (ε, δ): Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
Tidak ada ringkasan suntingan |
||
(16 revisi perantara oleh 8 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{Short description|Definisi matematis limit}}
{{DISPLAYTITLE:Definisi limit (
{{periksaterjemahan|en|(ε, δ)-definition of limit}}
[[Berkas:Límite 01.svg|thumb|right|Apabila titik <math>x</math> berada di satuan <math>\delta</math> dari <math>c</math>, <math>f(x)</math> berada di satuan <math>\varepsilon</math> dari <math>L</math>]]
Dalam [[kalkulus]], '''definisi limit-(''ε'',
{{citation
|title=Siapa yang Memberi Anda Epsilon? Cauchy dan Origins of Rigorous Calculus
Baris 39 ⟶ 38:
|access-date = 2009-05-01
|df =
}}. Accessed 2009-05-01.</ref> Hal tersebut memberikan ketelitian pada gagasan informal berikut:
==Sejarah==
Meskipun orang Yunani memeriksa proses pembatasan, seperti [[metode Babilonia]], mereka mungkin tidak memiliki konsep yang mirip dengan modern limit.<ref>{{cite book|last1=Stillwell|first1=John|authorlink=John Stillwell|title=Matematika dan Sejarahnya|url=https://archive.org/details/mathematicsitshi0000stil|url-access=registration|date=1989|publisher=Springer-Verlag|location=New York|isbn=978-1-4899-0007-4|pages=[https://archive.org/details/mathematicsitshi0000stil/page/38 38–39]}}</ref> Ketentuan konsep limit muncul pada tahun 1600-an, ketika [[Pierre de Fermat]] berusaha menemukan [[
:<math>
\begin{align}
\text{
& = \frac{(x+E)^2-x^2}{E}\\
& = \frac{x^2+2xE+E^2-x^2}{E} \\
& = \frac{2xE+E^2}{E} = 2x+E = 2x
\end{align}
</math>
Kunci dari perhitungan di atas adalah sejak <math>E</math>
Masalah ini muncul kembali kemudian pada tahun
: Rasio terakhirnya ... sebenarnya bukan rasio kauntitas terakhirnya, tetapi limit ... yang mana ini dapat didekatkan lebih dekat bahwa perbedaannya lebih kecil dari suatu kuantitas yang diberikan...
Sebagai tambahan, Newton terkadang menjelaskan limit dalam istilah yang serupa dengan definisi epsilon–delta.<ref>{{citation|title=Newton and the Notion of Limit|first1=B.|last1=Pourciau|journal=Historia Mathematica|volume=28|issue=1|pages=18–30|year=2001|doi=10.1006/hmat.2000.2301}}</ref> [[Gottfried Wilhelm Leibniz]] mengembangkan sebuah infinitesimal oleh dirinya dan mencoba untuk memberikannya dengan sebuah dasar yang setepat-tepatnya, tetapi ini tetap disambut dengan gelisah oleh beberapa matematikawan dan para filsafat.<ref>{{cite book|last1=Buckley|first1=Benjamin Lee|date=2012|title=The continuity debate : Dedekind, Cantor, du Bois-Reymond and Peirce on continuity and infinitesimals|isbn=9780983700487|page=32}}</ref>
[[Augustin-Louis Cauchy]] memberikan sebuah definisi limit dalam hal gagasan lebih primitif yang disebut sebuah ''kuantitas variabel''. Dia tidak pernah memberikan epsilon–delta definisi limit (Grabiner 1981). Beberapa bukti Cauchy berisi indikasi metode epsilon–delta. Whether or not his foundational approach can be considered a harbinger of Weierstrass's is a subject of scholarly dispute. Grabiner feels that it is, while Schubring (2005) disagrees.{{dubious|date=December 2011}}<ref name="grabiner" /> Nakane concludes that Cauchy and Weierstrass gave the same name to different notions of limit.<ref>Nakane, Michiyo. Did Weierstrass's differential calculus have a limit-avoiding character? His definition of a limit in ''ε''−''δ'' style. BSHM Bull. 29 (2014), no. 1, 51–59.</ref>{{Unreliable source?|date=April 2015}}
Eventually, Weierstrass and Bolzano are credited with providing a rigorous footing for calculus, in the form of the modern <math>\varepsilon\text{–}\delta</math> definition of the limit.<ref name="grabiner" /><ref>{{citation|first=A.-L.|last=Cauchy|author-link=Augustin Louis Cauchy|title=Résumé des leçons données à l'école royale polytechnique sur le calcul infinitésimal|place=Paris|year=1823|url=http://math-doc.ujf-grenoble.fr/cgi-bin/oeitem?id=OE_CAUCHY_2_4_9_0|chapter=Septième Leçon - Valeurs de quelques expressions qui se présentent sous les formes indéterminées <math>\frac{\infty}{\infty}, \infty^0, \ldots</math> Relation qui existe entre le rapport aux différences finies et la fonction dérivée|chapter-url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90196z/f45n5.capture|postscript=, [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90196z.image.f47 p. 44].|archive-url=https://www.webcitation.org/5gVUmywgY?url=http://math-doc.ujf-grenoble.fr/cgi-bin/oeitem?id=OE_CAUCHY_2_4_9_0|archive-date=2009-05-04|url-status=dead|access-date=2009-05-01|df=}}.</ref> The need for reference to an infinitesimal <math>E</math> was then removed,<ref>{{cite book|last1=Buckley|first1=Benjamin Lee|date=2012|title=The continuity debate : Dedekind, Cantor, du Bois-Reymond and Peirce on continuity and infinitesimals|isbn=9780983700487|page=33}}</ref> and Fermat's computation turned into the computation of the following limit:
: <math>
\lim_{h\to 0} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}.
</math>
This is not to say that the limiting definition was free of problems as, although it removed the need for infinitesimals, it did require the construction of the [[
==Contoh yang
===Contoh 1===
: <math>\lim_{x\to 0} x\sin{\left(\frac{1}{x}\right)} = 0
</math>.
Karena [[sinus]] dibatasi di atas <math>1</math> dan di bawahnya oleh
<math>
Baris 173 ⟶ 90:
</math>
Demikianlah, jika
===Contoh 2===
Pernyataan
: <math> \lim_{x\to a} x^2 = a^2</math>
: <math> |x^2-a^2| = |(x-a)(x+a)|=|x-a||x+a|
Jadi,
: <math> |x| - |a| \leq |x-a| < 1
Dengan demikian,
: <math> |x| < 1 + |a|
: <math> |x+a| \leq |x| + |a| < 2|a| + 1.</math>
:<math> |x-a| < \frac{\varepsilon}{2|a| +1}</math>
maka
:<math>|x^2-a^2| <\varepsilon
Singkatnya, <math> \delta = \min{\left(1,\frac{\varepsilon}{2|a| +1}\right)}</math> adalah himpunannya.
Jadi, jika <math> |x-a|<\delta</math>,
: <math>
Baris 219 ⟶ 135:
&< \frac{\varepsilon}{2|a| +1}(|x+a|)\\
&< \frac{\varepsilon}{2|a| +1}(2|a|+1)\\
&=\varepsilon
\end{align}
</math>
: <math> \lim_{x\to a} x^2 = a^2</math>
untuk suatu bilangan real <math>a</math>.
=== Contoh 3 ===
Pernyataan
: <math>\lim_{x \to 5} (3x - 3) = 12</math>
akan dibuktikan.
Ini mudah dibuktikan melalui pemahaman grafis limit, dan demikian berfungsi sebagai dasar-dasar yang kuat untuk induksi pembuktiannya. Menurut definisi formal di atas, sebuah pernyataan limit adalah benar jika dan hanya jika membatasi <math>x</math> ke satuan <math>\delta</math> dari <math>c</math> akan pasti membatasi <math>f(x)</math> ke satuan <math>\varepsilon</math> dari <math>L</math>. Dalam kasus yang spesifik, ini berarti bahwa pernyataan tersebut benar jika dan hanya jika membatasi <math>x</math> ke satuan <math>\delta</math> dari 5 akan pasti membatasi
: <math>3x - 3</math>
ke satuan <math>\varepsilon</math> dari 12. Kunci secara keseluruhan untuk membuktikan implikasi ini adalah untuk menunjukkan bagaimana <math>\delta</math> dan <math>\varepsilon</math> harus berkaitan dengan satu sama lain sehingga implikasinya berlaku. Secara matematis, ini akan menunjukkan bahwa
: <math> 0 < | x - 5 | < \delta \ \Rightarrow \ | (3x - 3) - 12 | < \varepsilon </math>.
Dengan menyederhanakan, memfaktorkan, dan membagi 3 di ruas kanan implikasi menghasilkan
: <math> | x - 5 | < \frac{\varepsilon}{3}</math>,
yang secara langsung memberikan nilai yang diperlukan jika
: <math> \delta = \varepsilon / 3 </math>
dipilih.
Dengan demikian, buktinya terselesaikan. Kunci mengenai bukti tersebut terletak dalam kemampuan salah satunya untuk memilih batas-batas di <math>x</math>, dam kemudian menyimpulkan batas-batas berpadanan di <math>f(x)</math>, yang mana dalam kasus ini berkaitan dengan sebuah faktor dari 3, yang secara keseluruhan karena kemiringan dari 3 di garis
: <math> y = 3x - 3</math>.
== Kekontinuan ==
Sebuah fungsi <math>f</math> dikatakan [[Fungsi kontinu|kontinu]] di <math>c</math> jika keduanya didefinisikan di <math>c</math> dan nilainya di <math>c</math> sama dengan limit dari <math>f</math> ketika <math>x</math> mendekati <math>c</math>:
: <math>\lim_{x\to c} f(x) = f(c)</math>.
Definisi <math>(\varepsilon, \delta)</math> untuk sebuah fungsi kontinu dapat diperoleh dari definisi limit dengan menggantikan <math>0<|x-c|<\delta</math> dengan <math>|x-c|<\delta</math>, untuk memastikan bahwa <math>f</math> didefinisikan di <math>c</math> dan sama dengan limitnya.
Sebuah fungsi <math>f</math> dikatakan [[Fungsi kontinu|kontinu]] di selang <math>I</math> jiak fungsi <math>f</math> kontinu di setiap titik <math>c</math> dari <math>I</math>.
== Perbandingan dengan definisi infinitesimal ==
[[Howard Jerome Keisler|Keisler]] proved that a [[Hyperreal numbers|hyperreal]] [[Non-standard calculus#Limit|definition of limit]] reduces the [[logical quantifier]] complexity by two quantifiers.<ref>{{citation|last1=Keisler|first1=H. Jerome|chapter=Quantifiers in limits|title=Andrzej Mostowski and foundational studies|pages=151–170|publisher=IOS, Amsterdam|year=2008|contribution-url=http://www.math.wisc.edu/~keisler/limquant7.pdf}}</ref> Namely, <math>f(x)</math> converges to a limit ''L'' as <math>x</math> tends to ''a'' [[if and only if]] the value <math>f(x+e)</math> is infinitely close to ''L'' [[for every]] infinitesimal ''e''. (See [[Microcontinuity]] for a related definition of continuity, essentially due to [[Augustin-Louis Cauchy|Cauchy]].)
Infinitesimal calculus textbooks based on [[Abraham Robinson|Robinson]]'s approach provide definitions of continuity, derivative, and integral at standard points in terms of infinitesimals. Once notions such as continuity have been thoroughly explained via the approach using microcontinuity, the epsilon–delta approach is presented as well. [[Karel Hrbáček]] argues that the definitions of continuity, derivative, and integration in Robinson-style non-standard analysis must be grounded in the ''ε''–''δ'' method, in order to cover also non-standard values of the input.<ref>{{citation|last1=Hrbacek|first1=K.|editor-last=Van Den Berg|editor-first=I.|editor2-last=Neves|editor2-first=V.|chapter=Stratified Analysis?|title=The Strength of Nonstandard Analysis|publisher=Springer|year=2007}}</ref> Błaszczyk et al. argue that [[microcontinuity]] is useful in developing a transparent definition of uniform continuity, and characterize the criticism by Hrbáček as a "dubious lament".<ref>{{citation|last1=Błaszczyk|first1=Piotr|last2=Katz|first2=Mikhail|author2-link=Mikhail Katz|last3=Sherry|first3=David|arxiv=1202.4153|doi=10.1007/s10699-012-9285-8|journal=[[Foundations of Science]]|pages=43–74|title=Ten misconceptions from the history of analysis and their debunking|volume=18|year=2012|bibcode=2012arXiv1202.4153B|s2cid=119134151}}</ref> Hrbáček proposes an alternative non-standard analysis, which (unlike Robinson's) has many "levels" of infinitesimals, so that limits at one level can be defined in terms of infinitesimals at the next level.<ref>{{cite journal|last1=Hrbacek|first1=K.|year=2009|title=Relative set theory: Internal view|url=http://logicandanalysis.org/index.php/jla/article/view/25/17|journal=Journal of Logic and Analysis|volume=1}}</ref>
== Keluarga definisi limit formal ==
Tidak ada definisi limit yang tunggal - adanya seluruh definisi keluarga. Ini dikarenakan kehadiran takhingga, dan konsep limit "dari sebelah kanan"" dan "dari sebelah kiri". Limit itu sendiri dapat menjadi sebuah nilai terhingga, <math>\infty</math>, atau <math>-\infty</math>. Nilai yang mendekati oleh <math>x</math> juga dapat menjadi nilai terhingga, <math>\infty</math>, atau <math>-\infty</math>, dan jika ini merupakan sebuah nilai terhingga, ini dapat mendekati dari kiri atau dari kanan. Biasanya, setiap kombinasinya diberikan definisi itu sendiri, seperti di bawah ini:{{Aligned table|'''Notasi'''|179=<math>{\color{Red}-\infty}</math>|166=<math>{\color{Green}\exists M < 0, }</math>|167=<math>\forall x \in D,</math>|168=|169=<math>x</math>|170=<math>< {\color{Green}M }</math>|171=<math>\Rightarrow</math>|172=<math>{\color{Red}N} <</math>|173=<math>f(x)</math>|174=|175=|176=<math>\lim_{x \to -\infty} x^2 = \infty</math>|177=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c}}</math>|178=<math>f(x) =</math>|180=<math>\iff</math>|164=<math>\iff</math>|181=<math>{\color{Red}\forall N < 0,}</math>|182=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|183=<math>\forall x \in D,</math>|184=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|185=<math>x</math>|186=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|187=<math>\Rightarrow</math>|188=|189=<math>f(x)</math>|190=<math>< {\color{Red}N}</math>|191=|192=<math>\lim_{x \to 0} -|1/x| = -\infty</math>|193=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^+}}</math>|165=<math>{\color{Red}\forall N > 0,}</math>|163=<math>{\color{Red}\infty}</math>|195=<math>{\color{Red}-\infty}</math>|146=<math>f(x) =</math>|133=<math>{\color{Red}\forall N > 0,}</math>|134=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|135=<math>\forall x \in D,</math>|136=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|137=<math>x</math>|138=<math>< {\color{Green}c }</math>|139=<math>\Rightarrow</math>|140=<math>{\color{Red}N} <</math>|141=<math>f(x)</math>|142=|143=|144=<math>\lim_{x \to 0^-} -1/x = \infty</math>|145=<math>\lim_{x \to {\color{Green}\infty}}</math>|147=<math>{\color{Red}\infty}</math>|162=<math>f(x) =</math>|148=<math>\iff</math>|149=<math>{\color{Red}\forall N > 0,}</math>|150=<math>{\color{Green}\exists M > 0, }</math>|151=<math>\forall x \in D,</math>|152=<math>{\color{Green}M } <</math>|153=<math>x</math>|154=|155=<math>\Rightarrow</math>|156=<math>{\color{Red}N} <</math>|157=<math>f(x)</math>|158=|159=|160=<math>\lim_{x \to \infty} e^x = \infty</math>|161=<math>\lim_{x \to {\color{Green}-\infty}}</math>|194=<math>f(x) =</math>|196=<math>\iff</math>|131=<math>{\color{Red}\infty}</math>|244=<math>\iff</math>|231=<math>\forall x \in D,</math>|232=<math>{\color{Green}M } <</math>|233=<math>x</math>|234=|235=<math>\Rightarrow</math>|236=|237=<math>f(x)</math>|238=<math>< {\color{Red}N}</math>|239=|240=<math>\lim_{x \to \infty} -x = -\infty</math>|241=<math>\lim_{x \to {\color{Green}-\infty}}</math>|242=<math>f(x) =</math>|243=<math>{\color{Red}-\infty}</math>|245=<math>{\color{Red}\forall N < 0,}</math>|229=<math>{\color{Red}\forall N < 0,}</math>|246=<math>{\color{Green}\exists M < 0, }</math>|247=<math>\forall x \in D,</math>|248=|249=<math>x</math>|250=<math>< {\color{Green}M }</math>|251=<math>\Rightarrow</math>|252=|253=<math>f(x)</math>|254=<math>< {\color{Red}N}</math>|255=|256=<math>\lim_{x \to -\infty} x^3 = -\infty</math>|cols=16|col8align=right|230=<math>{\color{Green}\exists M > 0, }</math>|228=<math>\iff</math>|197=<math>{\color{Red}\forall N < 0,}</math>|211=<math>{\color{Red}-\infty}</math>|198=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|199=<math>\forall x \in D,</math>|200=<math>{\color{Green}c } <</math>|201=<math>x</math>|202=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|203=<math>\Rightarrow</math>|204=|205=<math>f(x)</math>|206=<math>< {\color{Red}N}</math>|207=|208=<math>\lim_{x \to 0^+} \log(x) = -\infty</math>|209=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^-}}</math>|210=<math>f(x) =</math>|212=<math>\iff</math>|227=<math>{\color{Red}-\infty}</math>|213=<math>{\color{Red}\forall N < 0,}</math>|214=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|215=<math>\forall x \in D,</math>|216=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|217=<math>x</math>|218=<math>< {\color{Green}c }</math>|219=<math>\Rightarrow</math>|220=|221=<math>f(x)</math>|222=<math>< {\color{Red}N}</math>|223=|224=<math>\lim_{x \to 0^-} 1/x = -\infty</math>|225=<math>\lim_{x \to {\color{Green}\infty}}</math>|226=<math>f(x) =</math>|132=<math>\iff</math>|130=<math>f(x) =</math>||49=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^-}}</math>|36=<math>\iff</math>|37=<math>{\color{Red}\forall\varepsilon > 0,}</math>|38=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|39=<math>\forall x \in D,</math>|40=<math>{\color{Green}c } <</math>|41=<math>x</math>|42=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|43=<math>\Rightarrow</math>|44=<math>{\color{Red}L-\varepsilon} <</math>|45=<math>f(x)</math>|46=<math>< {\color{Red}L+\varepsilon}</math>|47=|48=<math>\lim_{x \to 0^+} x^2 + \sgn(x) = 1</math>|50=<math>f(x) =</math>|34=<math>f(x) =</math>|51=<math>{\color{Red}L}</math>|52=<math>\iff</math>|53=<math>{\color{Red}\forall\varepsilon > 0,}</math>|54=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|55=<math>\forall x \in D,</math>|56=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|57=<math>x</math>|58=<math>< {\color{Green}c }</math>|59=<math>\Rightarrow</math>|60=<math>{\color{Red}L-\varepsilon} <</math>|61=<math>f(x)</math>|62=<math>< {\color{Red}L+\varepsilon}</math>|63=|35=<math>{\color{Red}L}</math>|33=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^+}}</math>|65=<math>\lim_{x \to {\color{Green}\infty}}</math>|16='''Contoh'''|||'''Definisi'''|||||||||||17=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c}}</math>|32=<math>\lim_{x \to 0} \sin(x) = 0</math>|18=<math>f(x) =</math>|19=<math>{\color{Red}L}</math>|20=<math>\iff</math>|21=<math>{\color{Red}\forall\varepsilon > 0,}</math>|22=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|23=<math>\forall x \in D,</math>|24=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|25=<math>x</math>|26=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|27=<math>\Rightarrow</math>|28=<math>{\color{Red}L-\varepsilon} <</math>|29=<math>f(x)</math>|30=<math>< {\color{Red}L+\varepsilon}</math>|31=|64=<math>\lim_{x \to 0^-} x^2 + \sgn(x) = -1</math>|66=<math>f(x) =</math>|129=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^-}}</math>|114=<math>f(x) =</math>|101=<math>{\color{Red}\forall N > 0,}</math>|102=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|103=<math>\forall x \in D,</math>|104=<math>{\color{Green}c-\delta} <</math>|105=<math>x</math>|106=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|107=<math>\Rightarrow</math>|108=<math>{\color{Red}N} <</math>|109=<math>f(x)</math>|110=|111=|112=<math>\lim_{x \to 0} |1/x| = \infty</math>|113=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c^+}}</math>|115=<math>{\color{Red}\infty}</math>|99=<math>{\color{Red}\infty}</math>|116=<math>\iff</math>|117=<math>{\color{Red}\forall N > 0,}</math>|118=<math>{\color{Green}\exists \delta > 0,}</math>|119=<math>\forall x \in D,</math>|120=<math>{\color{Green}c } <</math>|121=<math>x</math>|122=<math>< {\color{Green}c+\delta}</math>|123=<math>\Rightarrow</math>|124=<math>{\color{Red}N} <</math>|125=<math>f(x)</math>|126=|127=|128=<math>\lim_{x \to 0^+} 1/x = \infty</math>|100=<math>\iff</math>|98=<math>f(x) =</math>|67=<math>{\color{Red}L}</math>|81=<math>\lim_{x \to {\color{Green}-\infty}}</math>|68=<math>\iff</math>|69=<math>{\color{Red}\forall\varepsilon > 0,}</math>|70=<math>{\color{Green}\exists M > 0, }</math>|71=<math>\forall x \in D,</math>|72=<math>{\color{Green}M } <</math>|73=<math>x</math>|74=|75=<math>\Rightarrow</math>|76=<math>{\color{Red}L-\varepsilon} <</math>|77=<math>f(x)</math>|78=<math>< {\color{Red}L+\varepsilon}</math>|79=|80=<math>\lim_{x \to \infty} 1/x = 0</math>|82=<math>f(x) =</math>|97=<math>\lim_{x \to {\color{Green}c}}</math>|83=<math>{\color{Red}L}</math>|84=<math>\iff</math>|85=<math>{\color{Red}\forall\varepsilon > 0,}</math>|86=<math>{\color{Green}\exists M < 0, }</math>|87=<math>\forall x \in D,</math>|88=|89=<math>x</math>|90=<math>< {\color{Green}M }</math>|91=<math>\Rightarrow</math>|92=<math>{\color{Red}L-\varepsilon} <</math>|93=<math>f(x)</math>|94=<math>< {\color{Red}L+\varepsilon}</math>|95=|96=<math>\lim_{x \to -\infty} e^x = 0</math>|col12align=right}}
== Lihat pula ==
* [[Fungsi kontinu]]
* [[Limit barisan]]
* [[Daftar topik kalkulus]]
* [[Teorema apit]]
== Referensi ==
|