Данное условие записывается в виде:

. Отметим, что интервал длины

, который содержит в себе точку

, называется

-окрестностью точки

.
Аналогичным образом вводится понятие предела функции и при стремлении

к

. Так же как и в случае числовой последовательности, для функции существует теорема Коши, которая определяет существование у нее предела.
Теорема Коши о существовании предела. Для того чтобы функция

, где

, имела предел

при

, где

, необходимо и достаточно, чтобы для любого

существовало такое число

, что из условия

вытекало условие

.
Доказательства теоремы приводить не будем. В качестве предела функции могут служить как конечные, так и бесконечные величины.
Геометрический смысл теоремы Коши заключается в следующем. Возьмем некоторое

, для которого

. Тогда, согласно теореме,

. Представим данное неравенство следующим образом:

. Иначе говоря, как только

станет отличаться от

меньше, чем на

, сама функция окажется в полосе шириной

, расположенной на линии

.

В приведенном определении предела и теореме Коши
может стремиться к
произвольным образом. Однако во многих случаях это стремление происходит с какой-то одной стороны. Для этого вводятся понятия односторонних пределов.Определение 2.2. Если
стремится к
, оставаясь все время меньше его, и при этом
стремится к
, то это число называется пределом функции слева и обозначается
.Определение 2.3. Если
стремится к
, оставаясь все время больше его, и при этом
стремится к
, то это число называется пределом функции справа и обозначается
.Необходимо иметь в виду, что не всегда пределы слева и справа в точке
равны между собой.3. Второй замечательный предел
Рассмотрим числовую последовательность
, где
,
С ростом
основание степени уменьшается до единицы, а показатель растет до бесконечности, поэтому ничего конкретного о поведении
сказать нельзя. Для вычисления
воспользуемся выражением для бинома Ньютона:
.В нашем случае
.Из полученного выражения следует, что с увеличением
величина
растет. Действительно, перейдем от
к
. Это приведет к тому, что число слагаемых возрастет на одно. Кроме того, величина множителей, заключенных в скобки, тоже возрастет, так как
. Но если увеличивается число слагаемых и сами слагаемые растут, то
. Значит, числовая последовательность
монотонно возрастает.Докажем теперь, что данная последовательность ограничена сверху. Заменим все скобки вида
единицей. Так как
, то
.Кроме того
,
,...,
. Значит,
.В правой части неравенства после цифры 2 стоит убывающая геометрическая прогрессия. Как известно, сумма
первых членов такой прогрессии равна:
. В нашем случае
. С ростом
величина
будет, очевидно, стремится к единице. Значит,
, то есть, ограничено сверху.Итак, мы получили, что
. Но так как
монотонно возрастающая последовательность ограниченная сверху, то она имеет предел: 
Можно доказать, что данный предел справедлив не только для натуральных чисел, но и для любых значений
:
.Полученное выражение и называется вторым замечательным пределом.