ÖÑÏÍÔÉÓÔÇÑÉÏ ÏÑÏÓÇÌÏ

Transcript

1 ΘΕΜΑ Α ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑΛ Β 6 ΜΑΪΟΥ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α Θεωρία (θεώρ Frmat) σχολικό βιβλίο, σελ 6-6 Α Θεωρία (ορισµός) σχολικό βιβλίο, σελ 8 Α3 ΘΕΜΑ Β α β γ δ ε Σ Σ Λ Λ Σ B Έχουµε από υπόθεση ότι: z 3i z 3i= () Όµως z 3i= z 3i= z 3i () Οπότε από τις () και () προκύπτει ότι: z 3i z 3i = z 3i = z 3i = (3) Αν z = yi η (3) γράφεται: y i = y = ( 3) ( 3) Εποµένως ο γεωµετρικός τόπος των εικόνων των z είναι κύκλος µε κέντρο το σηµείο Κ(,3) και ακτίνα ρ = Β Από το ερώτηµα Β έχουµε: z 3i= Οπότε ( ) z 3i = ( z 3 i) ( z 3 i) = ( z 3 i) z 3i = z 3i = z 3i Β3 Σύµφωνα µε την προηγούµενη ισότητα ο w γράφεται w = z 3 i = 3 3 R( ) 3 z i z i z i = z z = z R Όµως από τον γεωµετρικό τόπο των εικόνων των z έχουµε ότι: Και επειδή = R(z) προκύπτει ότι: R( z) Οπότε: R( z) Άρα w B4 Είναι: z w = z z 3i 3i 3i z 3 i z z z 3i = z 3i = = =

2 ΘΕΜΑ Γ Γ Η δοσµένη σχέση γράφεται: ( ) f ( ) f ( ) ( ) = ( f ( )) ( f ( ) ) = ( f ( )) f ( ) = f ( ) c, c R Για = προκύπτει: f () f () c = και λόγω των δεδοµένων αρχικών συνθηκών είναι c= Γ Είναι Η τελευταία σχέση έτσι γράφεται: (*) f ( ) = f ( ) f ( )( ) = f ( ) = f ( ) = ln( ) f ( ) = ln( ) c Για = προκύπτει c = Έτσι f ( ) = ln( ) (*) Αν θέσουµε h( ) =, R, είναι: h ( ) =, R ( ) h = = = = ( ) h > > > > ( ) h < < < < Έτσι η h έχει ολικό ελάχιστο στη θέση = την τιµή h ηλαδή h( ) >, για κάθε R f ( ) = ln( ) = h () = = Λόγω της παρατήρησης (*) του ερωτήµατος Γ οι ρίζες και το πρόσηµο, συνεπώς ο πίνακας µεταβολών της f εξαρτάται µόνον από τις ρίζες και το πρόσηµο του h αριθµητού h ( ) = Συνεπώς f ( ) = =

3 f ( ) > > Γ3 Είναι: f ( ) < < Άρα η f είναι: γνησίως φθίνουσα στο (,], γνησίως αύξουσα στο [, ) και παρουσιάζει ολικό ελάχιστο στη θέση = την τιµή ( ) ( ) ( )( ) ( ) f ( ) = = = ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = = = ( ) ( ) = = ( ) ( ) Θέτουµε ϕ ( ) = ( ), R Είναι: φ () = ( ) = ( ) φ () = = φ () > < φ () < > Φ Φ () = ln( ) = ln = - Προκύπτει ότι η φ είναι γνησίως αύξουσα στο (, ], γνησίως φθίνουσα στο [, ) και έχει ολικό µέγιστο φ () = > Βρίσκουµε τώρα τα όρια της φ στα, : limϕ( ) = lim ( ) = ( ) lim ( ) = lim = lim = lim Έτσι ϕ( ) = lim ( ) f = lim = 3

4 Λόγω της συνέχειας και της µονοτονίας της φ είναι ϕ (( ]) = ( ϕ( ) ϕ( ) = ( ], lim,, ([ )) = ( ϕ( ) ϕ( ) = ( ] ϕ, lim,, Παρατηρούµε ότι: ϕ( (,]) άρα υπάρχει (,] ώστε ϕ ( ) = Εν τω µεταξύ η φ είναι γνησίως αύξουσα, άρα εκατέρωθεν του αλλάζει πρόσηµο ιότι µε < είναι φ() < φ( ) φ( ) < Ενώ µε > > είναι φ() > φ( ) φ() > Έτσι ισοδύναµα (επειδή ( ) > για κάθε R ) η f έχει µία µόνο ρίζα στο (,], εκατέρωθεν της οποίας αλλάζει πρόσηµο Όµοια τώρα ϕ( [, ]) άρα υπάρχει [, ), ώστε ϕ ( ) = Εν τω µεταξύ η φ είναι γνησίως φθίνουσα άρα εκατέρωθεν του αλλάζει πρόσηµο ιότι µε < < είναι φ() > φ( ) φ() > Ενώ µε > είναι φ() < φ( ) φ() < Έτσι η f έχει επίσης µία µόνο ρίζα στο [, ), εκατέρωθεν της οποίας αλλάζει πρόσηµο Άρα τελικά, η f έχει ακριβώς δύο σηµεία καµπής στις θέσεις, Γ4 Θέτουµε g( ) = ln( ) συν = f ( ) συν, R Ύπαρξη : Η g είναι συνεχής ως διαφορά συνεχών στο R, άρα και στο, Είναι g() = f () συν() = < g π f π συν π f π = = π π π Όµως f στο [, ), άρα είναι > f > f () f > Έτσι g() g π <, οπότε λόγω του Θ Bolzano η g έχει µία ρίζα στο π διάστηµα, 4

5 Μοναδικότητα: ΘΕΜΑ Θα δείξουµε ότι η g είναι γνησίως αύξουσα στο,, οπότε η ρίζα θα είναι µοναδική Έστω,, µε < τότε f ( ) < f ( ) διότι f στο [, ) συν > συν διότι συν στο, Άρα συν< συν Έτσι όµως f ( ) συν < f ( ) συν, άρα g( ) < g( ) Άρα g γνησίως αύξουσα στο, Παρατήρηση ( ος τρόπος για τη µονοτονία): Η µονοτονία της g στο [, π/] µπορεί να προκύψει και ως εξής: g () = f () ηµ Όµως f () >, για κάθε (, ) άρα και για κάθε (, π/), ενώ επίσης ηµ > για κάθε (, π/) Άρα g () > για κάθε (, π/) και εποµένως g γνησίως αύξουσα στο [, π/] Έχουµε ότι: t f ( ) = dt g( t) Θέτουµε: t = u t = u Οπότε: dt = du Ακόµη για t = έχουµε u = και για t = έχουµε u = Εποµένως: u u u f ( ) = du du du = g( u) = g( u) g( u) u u f ( ) du f ( ) du = = g( u) g( u) 5

6 Άρα u f ( ) = du () g( u) Με ανάλογο τρόπο προκύπτει ότι: u g( ) = du () f ( u) Επειδή οι συναρτήσεις g u συµπεραίνουµε ότι οι συναρτήσεις u u και ( ) f( u) είναι συνεχείς στο [, ] µε R u u du και du g( u) f ( u) είναι παραγωγίσιµες στο R, εποµένως και οι συναρτήσεις f και g είναι παραγωγίσιµες στο R f ( ) = και g ( ) = g( ) f ( ) f ( ) g = και g ( ) f ( ) = οπότε ( ) άρα ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) > f g = g f f g g f ( ) = g f ( ) g( ) g ( ) f ( ) f ( ) = = g ( ) g( ) Από την τελευταία προκύπτει ότι: και επειδή Άρα f( ) = g( ) ()&() f( ) c g( ) = f () = g() =, θα είναι c = Επειδή είναι: f ( ) = (Ερώτηµα ) f( ) ( ) ( ) f ( ) f ( ) = f ( ) f ( ) = f ( ) = Σύµφωνα µε γνωστό θεώρηµα (συνέπεια του ΘΜΤ) έχουµε: f ( ) = c Όµως f () =, οπότε c= Άρα [ ] f ( ) = f( ) = f( ) = 6

7 Και επειδή f ( ) >, προκύπτει ότι f ( ) = 3 Είναι ln f ( ) ln lim = lim = lim = lim = lim = ( D L ' Hospital) (*) f lim lim = = (*): Θέτουµε = y οπότε το lim y = lim : y y 4 Είναι F ( ) = f ( ) > Άρα η F στο [,] Άρα για θα είναι F( ) F() και επειδή F () =, προκύπτει ότι F( ) [,] Εποµένως [,], θα είναι: [ ] E = F( ) d = F( ) d = F( ) F ( ) d = = F() f ( t ) d = f ( )d = = d= d= ( ) d ( ) = = = τµ 7