Limit, Türev, İntegral

Limit Konu Anlatımı

AYT10 dakikalık okuma

Limit konu anlatımı: ahşap ray üzerinde giderek küçülen aralıklarla ışıklı hedefe yaklaşan mavi bilyeleri dizen öğrenci

Limit, bir fonksiyonun değişkeni belirli bir sayıya yaklaşırken değerlerinin neye yaklaştığını söyleyen kavramdır. Fonksiyonun o noktadaki değerinden bağımsızdır ve türev ile integralin temelini oluşturur. Bu yazıda yaklaşma fikrini ve limit gösterimini, limit ile fonksiyon değeri arasındaki farkı, limitin var olma koşulunu, polinom, rasyonel, köklü ve trigonometrik fonksiyonlarda limit hesabını, limit kurallarını, belirsizliklere girişi, sonsuz limitleri ve sonsuzda limiti, sıkıştırma fikrini ve anlık hız uygulamasını çözümlü örneklerle ele alıyoruz.


Limit nedir?

Önce şunları bil

Bu yazıyı daha rahat anlamak için fonksiyon kavramını ve fonksiyon grafiklerini okumayı biliyor olman yeterli.

Temel bilgiler için Fonksiyonlar Konu Anlatımı ve Fonksiyon Grafikleri Nasıl Çizilir ve Yorumlanır? yazılarına göz at.

Bir fonksiyonun değişkeni belirli bir sayıya giderek yaklaşırken fonksiyonun değerleri de belirli bir sayıya yaklaşıyorsa, bu sayıya fonksiyonun o noktadaki limiti denir. Limit, fonksiyonun o noktada ne olduğunu değil, o noktaya yaklaşırken nereye gittiğini anlatır.

Kapaktaki öğrenci bilyeleri bir ray üzerinde ışıklı bir hedefe doğru diziyor; bilyeler arasındaki aralıklar hedefe yaklaştıkça küçülüyor. Hiçbir bilye hedefin tam üstünde durmuyor, ama bilyelerin nereye yöneldiği açıkça görülüyor. Limit tam olarak bu yönelimin adıdır. Bu fikir türev ve integral konularının da başlangıç noktasıdır.

Yaklaşma fikri

f(x)=2x+1 fonksiyonunu ele alalım ve x i 3 e hem küçük hem büyük değerlerden yaklaştıralım. Fonksiyon değerleri tabloda görüldüğü gibi 7 ye yaklaşır:

x2,92,993,013,1
f(x)6,86,987,027,2

x i 3 e ne kadar yaklaştırırsak f(x) de 7 ye o kadar yaklaşır. Bu durum x in 3 e yaklaşırken f(x) in limitinin 7 olduğu biçiminde ifade edilir. Bu örnekte limit, fonksiyonun 3 teki değerine de eşittir; ama bu her zaman böyle değildir.

Limitin gösterimi

x değişkeni a sayısına yaklaşırken f(x) değerleri L sayısına yaklaşıyorsa bu durum şöyle yazılır:

limx→af(x)=L

İfade, x in a ya yaklaşırken f(x) in limiti L dir diye okunur. Önceki örnek için limx→3(2x+1)=7 yazılır. Yaklaşmada x hiçbir zaman a ya eşit olmaz; yalnızca istenildiği kadar yakın değerler alır.

Hap bilgi

Limit, fonksiyonun bir noktaya yaklaşırken yöneldiği değerdir.

Fonksiyonun o noktadaki değeriyle aynı olmak zorunda değildir.

Tanımsız noktada limit

f(x)=x2−1x−1 fonksiyonu x=1 de tanımsızdır; çünkü payda sıfır olur. Ama x≠1 için pay (x−1)(x+1) olarak çarpanlara ayrılır ve fonksiyon x+1 e eşittir. Bu yüzden grafik, (1,2) noktasında bir boşluk bulunan bir doğrudur.

xy-2-1123-112340
y = (x² - 1)/(x - 1) grafiği

Fonksiyon 1 de tanımlı olmasa da x 1 e yaklaşırken değerler 2 ye yaklaşır: limx→1x2−1x−1=2. Grafikteki boş daire, fonksiyonun o noktada değeri olmadığını ama limitinin var olduğunu gösterir.

Limit ile fonksiyon değeri farklı olabilir

Fonksiyon bir noktada tanımlı olsa bile oradaki değeri limitten farklı olabilir. Limit yalnızca yakın noktalara bakar; noktanın kendisini hesaba katmaz. Bu yüzden bir noktadaki değeri değiştirmek o noktadaki limiti değiştirmez.

xy-11234-1123450
Parçalı tanımlı f fonksiyonu
Örnek

x≠2 için f(x)=x+1 ve f(2)=5 olsun.

limx→2f(x) ve f(2) yi karşılaştıralım.

x 2 ye yaklaşırken f(x)=x+1 değerleri 3 e yaklaşır: limit 3 tür.

Fonksiyonun değeri ise f(2)=5 tir; limit ile değer farklıdır.

Limitin var olma koşulu

Bir noktaya iki yönden yaklaşılabilir: soldan, yani küçük değerlerden ve sağdan, yani büyük değerlerden. Limitin var olması için iki yönden yaklaşırken fonksiyonun aynı sayıya yönelmesi gerekir:

limx→a−f(x)=limx→a+f(x)=L

Soldan ve sağdan limitler farklıysa limit yoktur. Bu durum özellikle parçalı fonksiyonlarda, mutlak değerli ifadelerde ve tam değer fonksiyonunda görülür. Ayrıntılı örnekler için Sağdan ve Soldan Limit Nasıl Bulunur? yazısına bakabilirsin.

En basit iki limit

Bütün limit hesaplarının dayandığı iki temel sonuç vardır. Sabit bir fonksiyonun limiti her noktada o sabittir: limx→ac=c. Birim fonksiyonun limiti ise yaklaşılan sayının kendisidir: limx→ax=a.

Limit kuralları bu iki sonuçla birleştirilince polinomların limitinin neden yerine yazmayla bulunduğu anlaşılır. Örneğin limx→57=7 ve limx→5x2=5·5=25 olur; her polinom bu tür terimlerin toplamıdır.

Tablo ile tahminin sınırı

Değer tablosu limiti sezmek için yararlıdır, ama tek başına kanıt değildir. Seçilen noktalar yanıltıcı olabilir ve tablo yanlış bir sonuç düşündürebilir.

Örnek

f(x)=sinπx fonksiyonu verilsin.

x=1, 0,1 ve 0,01 değerlerine bakıp limiti tahmin etmenin neden yanıltıcı olduğunu görelim.

Bu noktalarda sinπ, sin10π ve sin100π hesaplanır; üçü de 0 dır ve limit 0 gibi görünür.

Oysa x=25 için sin5π2=1 olur; fonksiyon sıfıra yakın her aralıkta −1 ile 1 arasında salınır ve limiti yoktur.

Polinomlarda limit

Polinom fonksiyonların grafiğinde boşluk ya da sıçrama yoktur; grafik kalem kâğıttan kaldırılmadan çizilebilir ve her gerçek sayıda tanımlıdır. Bu yüzden bir polinomun herhangi bir noktadaki limiti, o noktadaki değerine eşittir ve x yerine sayı yazılarak bulunur.

Örnek

limx→2(x3−2x+1) limiti verilsin.

Limiti bulalım.

Polinom olduğu için x yerine 2 yazılır: 8−4+1.

Limit 5 tir.

Rasyonel fonksiyonlarda limit

İki polinomun bölümü olan rasyonel fonksiyonlarda, payda limitin alındığı noktada sıfır değilse limit yine doğrudan yerine yazmayla bulunur. Payda sıfır oluyorsa önce ifadenin sadeleştirilmesi gerekir.

Örnek

limx→1x+3x+1 limiti verilsin.

Limiti bulalım.

Payda x=1 için 2 olur, sıfır değildir.

Limit 1+31+1=2 olur.

Limit kuralları

Limitleri var olan fonksiyonların toplamının, farkının, çarpımının ve bölümünün limiti, limitlerin toplamı, farkı, çarpımı ve bölümüdür. Bölümde paydanın limiti sıfırdan farklı olmalıdır:

KuralFormül
Toplam ve farklim(f±g)=limf±limg
Sabitle çarpmalim(c·f)=c·limf
Çarpımlim(f·g)=limf·limg
Bölümlimfg=limflimg, limg≠0
Kuvvetlimfn=(limf)n
Örnek

limx→af(x)=3 ve limx→ag(x)=−2 olsun.

lim(2f−g), lim(f·g) ve limf2g limitlerini bulalım.

lim(2f−g)=6−(−2)=8 ve lim(f·g)=3·(−2)=−6 olur.

limf2g=9−2=−92 olur.

Parametreli limit

Limit değeri verilen bir ifadede bilinmeyen bir katsayı bulunabilir. Limit yerine yazmayla hesaplanıyorsa sonuç verilen değere eşitlenir ve parametre için bir denklem çözülür.

Örnek

limx→2(x2+kx)=10 olsun.

k değerini bulalım.

Polinom olduğu için limit 4+2k olur.

4+2k=10 denkleminden k=3 bulunur.

Bileşke fonksiyonda limit

Dıştaki fonksiyon kesintisizse bileşke fonksiyonun limiti, içteki limitin dıştaki fonksiyona yazılmasıyla bulunur: limf(g(x))=f(limg(x)).

Örnek

limx→0cos(x2+π) limiti verilsin.

Limiti bulalım.

İçteki ifade π ye yaklaşır.

Kosinüs kesintisiz olduğu için limit cosπ=−1 olur.

Köklü ve mutlak değerli ifadeler

Kök ve mutlak değer, içlerindeki ifadenin limitine uygulanabilir. Kök içindeki ifadenin limiti pozitif olduğu sürece limit, kök içindeki limitin köküdür; mutlak değerde ise içteki limitin mutlak değeri alınır.

Örnek

limx→4x+5 ve limx→−2|x2−9| limitleri verilsin.

Limitleri bulalım.

Birincide kök içi 9 a yaklaşır; limit 9=3 olur.

İkincide içteki ifade 4−9=−5 e yaklaşır; limit |−5|=5 olur.

Trigonometrik, üstel ve logaritmik limitler

Sinüs, kosinüs, üstel ve logaritma fonksiyonları tanım kümelerinin her noktasında kesintisizdir. Bu yüzden tanım kümesindeki bir noktada limitleri, o noktadaki değerlerine eşittir.

Örnek

limx→π/2sinx, limx→22x ve limx→elnx limitleri verilsin.

Limitleri bulalım.

sinπ2=1 ve 22=4 olur.

lne=1 olur; üç limit de fonksiyon değerine eşittir.

Ünlü bir limit

sinxx ifadesi x=0 da tanımsızdır; pay ve payda birlikte sıfıra gider. Yine de x radyan cinsinden sıfıra yaklaşırken değerler 1 e yaklaşır:

x0,10,010,001
sinxx0,998330,999980,9999998

Bu sonuç limx→0sinxx=1 biçiminde yazılır. Küçük açılarda sinx değerinin x e çok yakın olduğunu söyler ve sinüsün türevinin hesaplanmasında temel rol oynar.

Belirsizliklere giriş

Yerine yazma sonucunda 00 gibi bir ifade çıkarsa limit hakkında hemen bir şey söylenemez; bu duruma belirsizlik denir. Belirsizlik, limitin olmadığı anlamına gelmez; ifadenin sadeleştirilmesi gerektiğini gösterir.

Örnek

limx→3x2−9x−3 limiti verilsin.

Limiti bulalım.

Yerine yazınca 00 çıkar. Pay (x−3)(x+3) olarak çarpanlara ayrılır ve x−3 sadeleşir.

Limit limx→3(x+3)=6 olur.

Çarpanlara ayırma, eşlenikle çarpma ve diğer yöntemler için Limitte Belirsizlikler Nasıl Çözülür? yazısına bakabilirsin.

Sonsuz limitler

Bazı fonksiyonlar bir noktaya yaklaşırken sınırsız büyür. f(x)=1x2 fonksiyonunda x sıfıra yaklaştıkça x2 çok küçük pozitif değerler alır ve kesir sınırsız büyür.

x±0,1±0,01±0,001
1x2100100001000000

Bu durum limx→01x2=∞ biçiminde yazılır. Sonsuz bir sayı değildir; bu yazım, limitin gerçek bir sayı olarak var olmadığını ve değerlerin sınırsız büyüdüğünü anlatır. Grafikte bu nokta dikey bir asimptota karşılık gelir.

İki yönden farklı sonsuzlar

Bazı fonksiyonlar bir noktanın iki yanında farklı yönlere sınırsız gider. f(x)=1x fonksiyonunda x sıfıra sağdan yaklaşırken değerler sınırsız büyür, soldan yaklaşırken ise sınırsız küçülür.

Bu durumda limx→0+1x=∞ ve limx→0−1x=−∞ yazılır. İki yönün sonucu farklı olduğu için limx→01x limitinden söz edilemez; buna karşın 1x2 de iki yön de aynı yöne gittiği için sonsuz limit yazımı kullanılabilir.

Sonsuzda limit

Değişken sınırsız büyürken fonksiyonun neye yaklaştığı da bir limit sorusudur ve x→∞ ile gösterilir. 1x ifadesi x büyüdükçe sıfıra yaklaşır: limx→∞1x=0.

Örnek

limx→∞2x+1x−3 limiti verilsin.

Limiti bulalım.

Pay ve payda x e bölünür: 2+1x1−3x.

1x ve 3x sıfıra gittiği için limit 2 olur.

Derece karşılaştırması

Sonsuzda rasyonel fonksiyonların limiti, pay ve paydanın derecelerine bakılarak hemen söylenir. En yüksek dereceli terimler baskın olduğu için diğer terimler sonucu değiştirmez:

DurumLimitÖrnek
Pay derecesi küçük0limx→∞x+1x2=0
Dereceler eşitBaş katsayılar oranılimx→∞3x2+1x2−5=3
Pay derecesi büyük±∞limx→∞x3x+1=∞

Yatay asimptot kavramı da buradan gelir: dereceler eşitse grafik, baş katsayılar oranı olan yatay doğruya yaklaşır.

Sıkıştırma fikri

Doğrudan hesaplanamayan bir limit, limitleri aynı olan iki fonksiyon arasına sıkıştırılarak bulunabilir. Bu yönteme sıkıştırma ya da sandviç teoremi denir ve özellikle salınan fonksiyonlarda işe yarar. Alttaki ve üstteki fonksiyon aynı sayıya gidiyorsa aradaki fonksiyon da o sayıya gitmek zorundadır.

Örnek

limx→0x2sin1x limiti verilsin.

Limiti bulalım.

Sinüs −1 ile 1 arasında kaldığı için −x2≤x2sin1x≤x2 olur.

İki sınır da sıfıra gittiği için limit 0 olur.

Uygulama: anlık hız

Limitin en önemli uygulamalarından biri anlık hızdır. Ortalama hız, alınan yolun geçen süreye bölümüdür; süre aralığı sıfıra yaklaştırıldığında ortalama hızın limiti anlık hızı verir.

Örnek

Serbest düşen bir cismin t saniyede aldığı yol yaklaşık s(t)=5t2 metre olsun.

t=2 anındaki anlık hızı bulalım.

2 ile 2+h arasındaki ortalama hız 5(2+h)2−20h=20+5h olur.

h sıfıra yaklaşırken ortalama hız 20 ye yaklaşır; anlık hız 20 metre bölü saniyedir.

Bu hesap aslında türevin tanımıdır. Türevin limitle nasıl tanımlandığı Türevin Tanımı ve Türev Nasıl Bulunur? yazısında ayrıntılı olarak anlatılıyor.

Uygulama: sonsuz toplamlar

Sonsuz toplamlar da limitle tanımlanır. 1+12+14+⋯ toplamının ilk n teriminin toplamı 2−12n−1 dir. n sonsuza giderken ikinci terim sıfıra yaklaştığı için toplamın limiti 2 olur.

Aynı fikir devirli ondalık sayılarda da vardır: 0,999… sayısı 910+9100+⋯ toplamının limitidir ve tam olarak 1 e eşittir. Sonsuz geometrik toplamların ayrıntısı için Geometrik Dizi Konu Anlatımı yazısına bakabilirsin.

Limit ve süreklilik

Bir noktada limit var ve fonksiyonun o noktadaki değerine eşitse fonksiyon o noktada süreklidir; grafiği o noktada kopmaz. Polinomlar, sinüs ve kosinüs ile üstel fonksiyonlar her yerde süreklidir; bu yüzden limitleri yerine yazmayla bulunur.

Tanımsız nokta örneğindeki fonksiyon x=1 de sürekli değildir, çünkü o noktada tanımlı değildir. Parçalı örnekte ise limit 3, değer 5 olduğu için süreksizlik vardır. Sürekliliğin türleri ve koşulları Süreklilik Konu Anlatımı yazısında.

Sınavda limit

Sınavda nasıl çıkar

İleri düzeyde (AYT) limit; grafikten limit okuma, polinom ve rasyonel limitler, limit kuralları, belirsizlikler, sağdan ve soldan limit ve sonsuzda limit biçiminde karşına çıkabilir.

Limit, türev ve integral sorularının da temelini oluşturur.

Limit sorusuna her zaman yerine yazarak başla. Sonuç bir sayıysa ve payda sıfır değilse limit odur. Sıfır bölü sıfır çıkarsa sadeleştirmeye, sayı bölü sıfır çıkarsa sağdan ve soldan limite bakmaya geç.

Sık yapılan hatalar

HataDoğrusu
Limiti her zaman f(a) sanmakLimit yakın değerlere bakar
Fonksiyon tanımsızsa limit yok demekLimit yine var olabilir
00 çıkınca limit yok demekÖnce sadeleştirilir
∞ u bir sayı gibi kullanmakSınırsız büyümeyi anlatır
Soldan ve sağdan limiti kontrol etmemekİkisi eşit olmalı
Bölüm kuralını paydanın limiti sıfırken uygulamakPayda limiti sıfır olmamalı

Bu hataların çoğu limit ile fonksiyon değerini aynı şey sanmaktan doğar. Limitin sorusu her zaman aynıdır: noktaya yaklaşırken fonksiyon nereye gidiyor?

Hap bilgi özeti

  1. Limit, fonksiyonun bir noktaya yaklaşırken yöneldiği değerdir.

    Fonksiyonun o noktadaki değeriyle aynı olmak zorunda değildir.

Sık sorulanlar

Limit nedir?

Bir fonksiyonun değişkeni belirli bir sayıya yaklaşırken fonksiyon değerlerinin yaklaştığı sayıdır.

Limit ile fonksiyon değeri aynı mıdır?

Her zaman değil. Fonksiyon o noktada tanımsız olabilir ya da değeri limitten farklı olabilir; limit yalnızca yakın noktalara bakar.

Limitin var olması için ne gerekir?

Soldan ve sağdan limitlerin var olması ve birbirine eşit olması gerekir.

0 bölü 0 çıkarsa limit yok mu demektir?

Hayır. Bu bir belirsizliktir; ifade çarpanlara ayırma ya da eşlenikle çarpma gibi yöntemlerle sadeleştirilir.

Sonsuzda limit nasıl bulunur?

Rasyonel fonksiyonlarda pay ve paydanın derecelerine bakılır. Dereceler eşitse limit baş katsayıların oranıdır.

sin x bölü x in limiti kaçtır?

x radyan cinsinden sıfıra yaklaşırken sin x bölü x in limiti 1 dir.

Polinomun limiti nasıl bulunur?

Polinomların grafiğinde boşluk ya da sıçrama olmadığı için limit, x yerine yaklaşılan sayının yazılmasıyla bulunur.

1 bölü x in sıfırdaki limiti var mıdır?

Yoktur. Sağdan yaklaşırken değerler sınırsız büyür, soldan yaklaşırken sınırsız küçülür; iki yönün sonucu farklıdır.

Kontrol listesi

0 / 10 tamamlandı

Bunlar da ilgini çekebilir

Bu yazıyı paylaş

WhatsAppX
✕