Границя функції. Означення границі функції за Гейне й за Коші.

Нехай функція визначена на множині і точка є граничною точкою множини . Виберемо із послідовність точок, відмінних від : збіжну до . Значення функції в точках цієї послідовності також утворюють числову послідовність .

Означення границі функції за Гейне. Число називається границею функції у точці ( або при ), якщо для будь-якої збіжної до послідовності значень аргументу , відмінних від , відповідна послідовність значень функції збігається до числа .

Символічно це записують так: .

Означення границі функції за Коші. Нехай функція визначена в деякому околі точки , крім, можливо, самої точки . Число називається границею функції у точці , якщо для довільного числа існує число таке, що нерівність виконується для всіх , що задовольняють умову .

Означення границі функції за Гейне і за Коші еквівалентні.

Дійсно, нехай згідно з Гейне. Покажемо, що в цьому випадку для довільного числа існує число таке, що нерівність виконується для всіх , що задовольняють умову , тобто що згідно з означенням Коші.

Припустимо протилежне. Нехай існує таке, що для довільного існує точка , для якої з умови випливає нерівність . Розглянемо послідовність , де . Виберемо точки такі, що

(1)

і

. (2)

Оскільки , то , але за нерівністю (2) , що суперечить умові, тобто що згідно з Гейне.

Нехай тепер згідно з Коші. Покажемо, що і згідно з Гейне.

Отже, нехай для будь-якого існує число таке, що із нерівності випливає нерівність . Виберемо довільну послідовність точок збіжну до . Тоді для значення , відповідного , знайдеться такий номер , що для всіх виконуватимуться нерівності і разом із тим . Оскільки вибір був довільним, то це означає, що для довільної послідовності із умови випливає умова , тобто що за Гейне.

Еквівалентність означень границі функції за Гейне і за Коші дає можливість використовувати будь-яке із них залежно від того, яке є більш зручним для розв'язування тієї чи іншої задачі.