Кіріспе

Аналитикалық геометрияда қисық сызықтың асимптотасы (/æ//s//ɪ//m//p//t//oʊ//t/) – қисық сызық пен тура сызық арасындағы қашықтық, x немесе y координаттарының бірі немесе екеуі де шексізге ұмтылғанда нөлге жақындайды. Проективтік геометрияда және оған байланысты контекстерде қисықтың асимптотасы – қисыққа шексіз нүктеде жанасатын түзу. Асимптота сөзі грек тіліндегі ἀσύμπτωτος (asumptōtos) сөзінен шыққан, ол "бірге түспейтін" дегенді білдіреді, құрамында ἀ – жалғау, σύν – "бірге" және πτωτ ός – "құлаған" сөздері бар. Бұл терминді Аполлоний Пергский коникалық қималар туралы еңбегінде енгізген, бірақ қазіргі мағынасынан өзгеше, ол оны берілген қисықпен қиыспайтын кез келген түзуді білдіру үшін қолданды. Асимптоталардың үш түрі бар: көлденең, тік және көлбеу. Функция графигімен берілген қисықтар үшін, яғни y = ƒ(x), көлденең асимптоталар – функция графигі x +∞ немесе −∞-ға ұмтылғанда жақындайтын көлденең түзулер. Тік асимптоталар – функцияның шексізке өсетін тік түзулерге жақын орналасуы. Көлбеу асимптотаның еңісі нөл емес, бірақ шекті, сондықтан функция графигі x +∞ немесе −∞-ға ұмтылғанда оған жақындайды. Әдетте, егер екі қисық арасындағы қашықтық олар шексізге ұмтылғанда нөлге жақындаса, онда біреуі екіншісі үшін қисық сызықты асимптота (сызықтық асимптотаға қарама-қарсы) болып табылады, бірақ асимптота термині көбінесе сызықтық асимптоталар үшін қолданылады. Асимптоталар қисықтардың ірі масштабтағы мінез-құлқы туралы ақпарат береді, ал функцияның асимптоталарын анықтау оның графигін салудағы маңызды қадам. Функциялардың асимптоталарын, кең мағынада қарастырғанда зерттеу, асимптотикалық талдау пәнінің бір бөлігін құрайды.

Кіріспе

Қисықтың тура сызыққа кездейсоқ жақындауы мүмкін деген ой күнделікті тәжірибеге қайшы келуі мүмкін. Сызық пен қисықтың қағазға салған белгілері немесе компьютер экранындағы пиксельдер түрінде бейнеленген суреттері белгілі бір ені бар. Егер оларды жеткілікті түрде созсақ, олар бірігіп кететіндей болады, кем дегенде көзге көрінетіндей. Бірақ бұл сәйкес математикалық ұғымдардың физикалық бейнелеуі ғана; сызық пен қисық – ені 0 болатын идеалданған ұғымдар (Сызыққа қараңыз). Сондықтан асимптота ұғымын түсіну үшін тәжірибеден гөрі ақыл-ой жұмысы қажет. Осы бөлімде көрсетілген функцияның графигін қарастырайық. Қисықтағы нүктелердің координаттары x нөлінен өзгеше сан болғанда, мысалы, (1, 1), (2, 0.5), (5, 0.2), (10, 0.1) нүктелерін қамтиды. x мәндері 100, 1000, 10000 сияқты үлкендеген сайын, оларды суреттің оң жағына жылдырсақ, сәйкес мәндері 0.01, 0.001, 0.0001 көрсетілген масштабқа қатысты өте кішкентай болады. Бірақ x қаншалықты үлкен болса да, оның кері шамасы ешқашан 0-ге тең болмайды, сондықтан қисық x осін ешқашан тигізбейді. Сол сияқты, x мәндері 0.01, 0.001, 0.0001 сияқты кішірейген сайын, оларды көрсетілген масштабқа қатысты өте кішкентай ететін болсақ, сәйкес мәндері 100, 1000, 10000 сияқты үлкенейе түседі. Осылайша, қисық y осіне жақындаған сайын жоғары қарай созылады. Осылайша, x және y осьтері де қисықтың асимптоталары болып табылады. Бұл идеялар математикадағы лимит (шек) ұғымының негізін құрайды, және бұл байланыс төменде толық түсіндіріледі.

Функциялардың асимптоталары

Калькульді зерттеуде ең көп кездесетін асимптоталар 1=y = ƒ(x) түріндегі қисықтар болып табылады. Оларды лимиттер арқылы есептеуге болады және олардың бағытына байланысты көлденең, тік және көлбеу асимптоталарға жіктеуге болады. Көлденең асимптоталар – функция графигінің x +∞ немесе −∞-ға ұмтылғанда жақындайтын көлденең түзулер. Атауынан көрініп тұрғандай, олар x-оське параллель. Тік асимптоталар – функцияның шексізке өсетін тік түзулер (x-оське перпендикуляр). Көлбеу асимптоталар – қисық пен түзу арасындағы айырманың x +∞ немесе −∞-ға ұмтылғанда 0-ге жақындасатын диагональ түзулер.

Асимптоттарды анықтаудың негізгі әдістері

Көптеген қарапайым функциялардың асимптоталарын лимиттерді нақты пайдаланбастан табуға болады (дегенмен, мұндай әдістердің негіздемесі көбінесе лимиттерді қолданады).

Рационалдық функциялардың көлбеу асимптоттары

Рационалдық функцияның еселігі, бөлімінен дәл бір дәрежеге жоғары болса, функцияның көлбеу (қисайған) асимптотасы болады. Асимптота – еселікті бөлімге бөлгеннен кейін қалқандағы көпмүшелік мүше. Бұл құбылыс, бөлшек бөлінгенде сызықтық мүше және қалдық пайда болатындықтан орын алады. Мысалы, оң жақта көрсетілген функцияны қарастырайық. x-тің мәні артқан сайын f функциясы y = x асимптотасына жақындайды. Өйткені, қалған мүше, 1/(x+1), 0-ге жақындайды. Егер еселіктің дәрежесі бөлімнің дәрежесінен 1-нен артық болса және бөлім еселікті бөлмесе, онда x артқан сайын нөлге жақындайтын нөлдік емес қалдық болады, бірақ бөлгіш сызықтық болмайды және функцияда көлбеу асимптота болмайды.

Асимптоталар мен қисық сұлбаның сызбасы

Асимптоталар қисық сызу процедураларында қолданылады. Асимптота қисықтың шексіздікке қарайғы мінез-құлқысын көрсету үшін нұсқаушы сызық қызметін атқарады. Қисықты жақсырақ жуықтау үшін, иілгіш асимптоталар да қолданылған, бірақ «асимптотикалық қисық» термині көбірек қолданылады.