AYT Matematik · Limit ve Süreklilik
Süreklilik
Bir fonksiyonun grafiğini kalemi kâğıttan kaldırmadan çizebiliyorsak, o fonksiyon süreklidir. Sezgisel bu resmin arkasında, limitle kurulan kesin bir tanım vardır. Bu konu sürekliliğin üç koşulunu, süreksizlik türlerini ve sınavların favorisi olan parçalı fonksiyon–parametre sorularını eksiksiz işler.
1. Bir Noktada Süreklilik
fonksiyonunun noktasında sürekli olması için aşağıdaki üç koşulun birlikte sağlanması gerekir:
Koşulları sırayla okuyalım:
| Koşul | Anlamı |
|---|---|
| (1) tanımlı | , fonksiyonun tanım kümesindedir |
| (2) var | Soldan limit sağdan limit (ikisi de sonlu) |
| (3) | Limit, fonksiyon değerine eşittir |
İkinci koşul, soldan ve sağdan limitlerin eşitliğini içerir:
Bu üç koşuldan biri bile bozulursa, fonksiyonu noktasında süreksizdir.
Püf noktası: Soruyu çözerken üç koşulu her zaman bu sırayla yaz. Genellikle önce 'yı, sonra soldan ve sağdan limitleri hesaplar, en sonda hepsini karşılaştırırsın.
Bilinen Sürekli Fonksiyonlar
| Fonksiyon türü | Süreklilik |
|---|---|
| Polinomlar | Her reel sayıda süreklidir |
| Rasyonel fonksiyon | Paydayı sıfır yapmayan () her noktada süreklidir |
| Her reel sayıda süreklidir | |
| Tanımlı oldukları her noktada süreklidir |
2. Süreksizlik Türleri
Bir noktada süreklilik bozulduğunda, hangi koşulun bozulduğuna göre süreksizlik üçe ayrılır:
| Tür | Durum |
|---|---|
| Kaldırılabilir (giderilebilir) | Limit var ve sonlu, ama tanımsız ya da |
| Sıçrama | Soldan ve sağdan limit ikisi de sonlu fakat birbirinden farklı |
| Sonsuz | Soldan ya da sağdan limit olur |
Kaldırılabilir süreksizlikte, sadece noktasındaki değeri olarak yeniden tanımlayarak fonksiyonu sürekli hâle getirebiliriz; "kaldırılabilir" adı buradan gelir. Sıçrama ve sonsuz süreksizlikte ise tek bir değer değiştirerek süreklilik sağlanamaz.
3. Parçalı Fonksiyonlarda Süreklilik
Parçalı tanımlı bir fonksiyonun her parçası kendi aralığında (polinom, rasyonel vb. olduğundan) zaten süreklidir. Tek kontrol edilecek yer, parçaların birleştiği noktalardır. Orada üç koşulu sınarız.
Sınavlarda en sık gelen biçim, fonksiyonu sürekli yapacak parametreyi belirlemektir. Bunun anahtarı tek bir denklemdir:
Aralıkta Süreklilik
bir açık aralığındaki her noktada sürekliyse, bu aralıkta süreklidir. Kapalı aralık için uçlarda tek taraflı süreklilik aranır: ve .
fonksiyonu noktasında sürekli midir? Süreksizse türünü belirleyiniz.
- (1) Tanımlılık: için payda olur, dolayısıyla tanımsızdır. İlk koşul bozuldu, fonksiyon süreksizdir.
- (2) Limit: için pay çarpanlarına ayrılır: .
- Limiti al: . Limit var ve sonlu.
- Limit sonlu olmasına rağmen tanımsız olduğundan süreksizlik kaldırılabilir türdendir. ( tanımlansaydı fonksiyon sürekli olurdu.)
fonksiyonu noktasında sürekli olacak şekilde değerini bulunuz.
Süreklilik için soldan limit sağdan limit olmalıdır. Bu denklemi kurup 'yı çek.
- değeri: parçası geçerli, .
- Soldan limit: için parçası kullanılır: .
- Sağdan limit: için parçası kullanılır: .
- Süreklilik koşulu: .
fonksiyonunun noktasındaki süreksizlik türünü belirleyiniz.
- Soldan limit: için parçası: .
- Sağdan limit: için parçası: .
- Soldan limit , sağdan limit ; ikisi de sonlu ama . Limit yoktur, fonksiyon süreksizdir.
- İki tek taraflı limit sonlu ve farklı olduğundan süreksizlik sıçrama türündedir. (Grafikte 'de ten ya bir atlama vardır.)
fonksiyonunun noktasındaki süreksizlik türünü belirleyiniz.
- Tanımlılık: için payda olur, tanımsızdır.
- Sağdan limit: iken , dolayısıyla .
- Soldan limit: iken , dolayısıyla .
- Tek taraflı limitler sonsuz olduğundan süreksizlik sonsuz türündedir. ( doğrusu grafiğin düşey asimptotudur.)
fonksiyonu noktasında sürekli olacak şekilde ve değerlerini bulunuz.
Üç koşulu sırayla yaz. verildiğine göre hem soldan hem sağdan limit e eşit olmalıdır. Bu iki denklemden ve yi çöz.
- Fonksiyon değeri: Verilen tanıma göre .
- Sağdan limit: için parçası: . Bu, ile zaten uyumlu.
- Soldan limit: için parçası: .
- Süreklilik koşulu: Üç değerin eşitliği için . Tek denklem, iki bilinmeyen olduğundan sonsuz çözüm vardır; örneğin için .
Çözümlü Sorular
fonksiyonu noktasında kaldırılabilir süreksizliğe sahiptir. Bu süreksizliği gidermek için kaç olarak tanımlanmalıdır?
- için pay çarpanlarına ayrılır: .
- Limiti al: .
- Süreksizliği gidermek için , limite eşit tanımlanmalıdır.
fonksiyonu noktasında sürekli olacak şekilde değerini bulunuz.
- değeri: parçası geçerli: .
- Soldan limit: .
- Sağdan limit: .
- Süreklilik koşulu: .
fonksiyonunun süreksiz olduğu değerlerini ve her birindeki süreksizlik türünü belirleyiniz.
- Payda olduğundan süreksizlik adayları ve tür.
- için sadeleştir: .
- : sonlu; tanımsız kaldırılabilir süreksizlik.
- : ifadesinde payda sıfıra gider, limit sonsuz süreksizlik.
fonksiyonu her reel sayıda sürekli ise kaçtır?
- için sadeleştir: .
- Limiti al: .
- Süreklilik için olmalı: .
fonksiyonu de sürekli ve ise kaçtır?
- değeri: parçası: . Verilene göre .
- Sağdan limit: .
- Soldan limit: .
- Süreklilik: . Buradan .
rasyonel fonksiyonu hangi değerlerinde süreksizdir?
- Rasyonel fonksiyon, paydayı sıfır yapan noktalar dışında süreklidir.
- Paydayı çarpanlara ayır: .
- Payda sıfır olur: ve .
- Pay () bu değerlerde sıfır olmadığından sadeleşme yoktur; her ikisinde de süreksizdir.
fonksiyonu da sürekli ise kaçtır?
- değeri: parçası: .
- Soldan limit: .
- Sağdan limit: .
- Süreklilik koşulu: .
Sınav Tarzı Sorular
Aşağıdaki sorular, ÖSYM'nin AYT'de sorduğu çok kavramlı, dolaylı (5 şıklı) soru tarzına örnek olarak özgün biçimde hazırlanmıştır.
Çözümlü Sorular
Her soruyu önce kendin dene; takıldığında Çözüme Bak.
- Pay tam bölünüp bölümün diğer çarpanı olduğundan: .
- Katsayıları eşitle: ve .
- için .
- Süreklilik için .
- Sonuç: .
- Her parça kendi aralığında polinom olduğundan, yalnız ve birleşme noktalarını sınarız.
- ** noktası:** Soldan , sağdan .
- Eşitle: .
- ** noktası:** Soldan , sağdan .
- Eşitle: .
- Sonuç: .
- için ifadeyi eşleniğiyle genişlet: .
- Sadeleştir: .
- Limiti al: .
- Süreklilik için .
- Sonuç: .
- ** noktası:** Soldan (): (temel limit; ).
- Sağdan (, kural ): , ayrıca .
- Süreklilik için .
- ** noktası:** Soldan (): .
- Sağdan (, kural ): . Süreklilik için .
- İstenen: .
- **:** Pay , sadeleştir: (). Limit . Süreklilik için .
- **:** Payda . Süreksizlik adayları ve .
- Pay , paydadaki ile sadeleşir: ().
- sadeleştiği için orada **kaldırılabilir** süreksizlik (delik) vardır; ise sonsuz süreksizliktir. O hâlde .
- İstenen: .
- Polinom her yerde sürekli; Ara Değer Teoremi uygulanabilir. Uç değerlerin işaretine bak.
- .
- . İşaret değişmedi, garanti değil.
- . ile arasında işaret değişti: .
- Süreklilik işaret değişimi aralığında en az bir kök kesinlikle vardır.
Sık Yapılan Hatalar
- Sadece limitin varlığını kontrol edip koşulunu atlamak. Limit var diye fonksiyon sürekli olmaz; limitin 'ya eşit olması da şarttır.
- Kaldırılabilir ile sıçrama süreksizliğini karıştırmak. Kaldırılabilirde limit vardır (soldan = sağdan); sıçramada soldan ile sağdan limit farklıdır.
- Parçalı fonksiyonda tek taraftan limit almak. Birleşme noktasında hem soldan hem sağdan limit hesaplanmalı; çoğu hata yalnız bir parçayı kullanmaktan doğar.
- Sonsuz süreksizliği "kaldırılabilir" sanmak. Limit ise hiçbir değer atayarak süreklilik sağlanamaz.
Sınav İpucu
- Süreklilik sorusunda üç koşulu sırayla yaz: tanımlı mı, limit var mı, limit mı?
- Parçalı fonksiyon parametresinde tek kurtarıcı denklem: .
- Süreksizlik türünü belirlemek için önce soldan ve sağdan limitlere bak: ikisi de sonlu ve eşit kaldırılabilir; sonlu ama farklı sıçrama; biri sonsuz.
- Rasyonel fonksiyonlarda süreksizlik adayları, paydayı sıfır yapan değerleridir; her birinde payı çarpanlarına ayırıp sadeleşip sadeleşmediğine bak.