2.6 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΟΥ ΘΕΩΡΗΜΑΤΟΣ ΜΕΣΗΣ ΤΙΜΗΣ

Transcript

1 6 ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΟΥ ΘΕΩΡΗΜΑΤΟΣ ΜΕΣΗΣ ΤΙΜΗΣ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ : ΣΤΑΘΕΡΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ Αν θέλουμε να δείξουμε ότι μια συνάρτηση είναι σταθερή σε ένα διάστημα Δ αποδεικνύουμε ότι η είναι συνεχής στο Δ και ότι για κάθε Όταν μια συνάρτηση είναι σταθερή σε ένα διάστημα Δ, τότε ισχύει ότι c για κάθε Αν μπορούμε να βρούμε μια τιμή σε κάποιο, τότε είναι c οπότε θα ισχύει : για κάθε Δίνεται παραγωγίσιμη συνάρτηση : [, για την οποία ισχύει 4 και : για κάθε, i Να αποδείξετε ότι η συνάρτηση ii Να βρείτε τον τύπο της i Η είναι σταθερή στο, είναι συνεχής στο, ότι η συνάρτηση ως πράξεις συνέχων Για να δείξουμε είναι σταθερή στο, για κάθε, Έχω :, αρκεί να δείξουμε ότι Επίσης από εκφώνηση : Άρα η σχέση γίνεται : Άρα η είναι σταθερή στο, ii Η είναι σταθερή στο, άρα ισχύει : c για κάθε, Άρα και 4 c c 6 64 c c 6 Άρα 6 6 6,,

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ : ΕΥΡΕΣΗ ΤΥΠΟΥ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙΠΑΡΑΓΩΓΙΣΗΣ c c c, ln,, ln v v v

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ : ΠΑΡΑΓΟΥΣΑ ΑΠΛΗ ΜΟΡΦΗ Να βρείτε τον τύπο της συνάρτησης : αν ισχύει : όταν, και Έχω : ln ln c Για έχουμε : ln c c c Άρα ln, D, ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ : ΠΑΡΑΓΟΥΣΑ ΓΙΝΟΜΕΝΟΥ ΠΗΛΙΚΟΥ Να βρείτε τον τύπο της συνάρτησης : αν ισχύει :, και ln Έχω : ln ln ln ln c Για έχω : ln c c c άρα ln ln ln ln με, και άρα D,, ln ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 4 4 Έστω μια συνάρτηση παραγωγίσιμη στο IR τέτοια, ώστε να ισχύει η σχέση : για κάθε και Να δειχθεί ότι : ln ο Πανελλήνιες 5 Για κάθε έχω : c Για έχω : c c c Άρα ln ln ln, D 5 Δίνεται η συνάρτηση, : παραγωγίσιμη, με Αν ισχύει : να βρείτε τον τύπο της Για κάθε έχω : G ά c, για έχω : c c Άρα, D ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ : ΠΑΡΑΓΟΥΣΑ ΣΥΝΘΕΤΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ 4 : ΤΕΧΝΑΣΜΑ ΜΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟ ΜΕ

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Α : ΕΥΡΕΣΗ ΜΟΝΟΤΟΝΙΑΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ Για να εξετάσουμε μια συνάρτηση ως προς τη μονοτονία, ακολουθούμε την εξής διαδικασία : i Αρχικά βρίσκουμε το πεδίο ορισμού της D ii Βρίσκουμε την ' χρησιμοποιώντας τους κανόνες παραγώγισης iii Λύνουμε την εξίσωση ' iv Κατασκευάζουμε τον πίνακα μεταβολών της στον οποίο πρέπει να περιέχονται το ΠΟ της καθώς και οι ρίζες της v Βρίσκουμε το πρόσημο της ' είτε λύνοντας τις ανισώσεις ' και ' είτε βρίσκοντας το πρόσημο μιας τιμής της ' σε κάθε διάστημα που ορίζουν οι ρίζες της vi Συμπληρώνουμε το είδος της μονοτονίας της ανάλογα με το πρόσημο της ' Ισχύει : Αν ' τότε η γνησίως αύξουσα Αν ' τότε η γνησίως φθίνουσα 6 Να μελετηθούν ως προς τη μονοτονία οι παρακάτω συναρτήσεις : i 6 ii 9 7 iii iv ln i 6, D, 6, γν φθίνουσα γν αύξουσα Για τα πρόσημα ισχύει η θεωρία για τις πρωτοβάθμιες ανισώσεις, δηλ δεξιά του ομόσημο του α δηλ του συντελεστή του Όπως βλέπουμε και από το πινακάκι : για κάθε, άρα η γνησίως φθίνουσα για κάθε,] για κάθε, άρα η γνησίως αύξουσα για κάθε [, ii 9 7, D, 6 9, 6 9, ή, γν γν αύξουσα γν αύξουσα φθίνουσα Για τα πρόσημα ισχύει η θεωρία για τις δευτεροβάθμιες ανισώσεις, δηλ όταν Δ> και η εξίσωση έχει ρίζες, τότε για τα πρόσημα ισχύει ότι εντός των ριζών είναι ετερόσημο του α δηλ του συντελεστή του ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο Όπως βλέπουμε και από το πινακάκι : για κάθε,, άρα η γνησίως αύξουσα για κάθε, ] και για κάθε [, για κάθε, άρα η γνησίως φθίνουσα για κάθε [, ] iii, D,, γν φθίνουσα γν αύξουσα Για το πρόσημο της δεν ισχύει κάποια θεωρία, άρα για να το υπολογίσω θα λύσω τις ανισώσεις και των ανισώσεων συμπληρώνουμε το παραπάνω πινακάκι Με τη βοήθεια αυτών Όπως βλέπουμε και από το πινακάκι : για κάθε, άρα η γνησίως φθίνουσα για κάθε, ] για κάθε, άρα η γνησίως αύξουσα για κάθε [, iv ln ln, D,,, ln ln ln ln ln γν αύξουσα γν φθίνουσα Για το πρόσημο της δεν ισχύει κάποια θεωρία, άρα για να το υπολογίσω θα λύσω τις ανισώσεις και ά ln ln ln ln ln ln ά ln ln ln ln ln ln Με τη βοήθεια αυτών των ανισώσεων συμπληρώνουμε το παραπάνω πινακάκι Όπως βλέπουμε και από το πινακάκι : για κάθε, άρα η γνησίως αύξουσα για κάθε, ] για κάθε, άρα η γνησίως φθίνουσα για κάθε [, ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 6

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο 7 Να μελετηθούν ως προς τη μονοτονία οι παρακάτω συναρτήσεις : 5 i 4 ii iii ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ SOS : Αν δεν μπορώ να λύσω την εξίσωση, τότε βρίσκω την, στη συνέχεια βρίσκω το πρόσημο της, άρα και τη μονοτονία της και από τη μονοτονία της προσδιορίζω το πρόσημο της και άρα τη μονοτονία της iv 5 v ln vi 6 6 i 5 4, D 4, 5 για κάθε D, άρα η είναι γνησίως αύξουσα στο D ii iii, D [,], για κάθε D [,], άρα η είναι γνησίως αύξουσα στο D [,], D,, γν αύξουσα γν αύξουσα άρα η είναι γνησίως αύξουσα στο D iv 5, D,, Η τελευταία εξίσωση δεν λύνεται με αλγεβρικούς τρόπους, για αυτό θα βρω την, άρα η είναι γνησίως αύξουσα Για την εξίσωση έχω για,, άρα η προφανής ρίζα της και επειδή η είναι γνησίως αύξουσα, είναι και μοναδική γν γν αύξουσα Τα πρόσημα για την προκύπτουν ως εξής : ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 7

8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο Επειδή δεν μπορώ να λύσω την εξίσωση με αλγεβρικούς τρόπους, δε θα μπορώ να λύσω και την ανίσωση ή, οπότε ξεκινώ ανάποδα : : άρα : άρα για κάθε,] για κάθε [, v ln ln,, D, ln ln, ln Η τελευταία εξίσωση δεν λύνεται με αλγεβρικούς τρόπους, για αυτό θα βρω την, γν αύξουσα - γν φθίνουσα γν φθίνουσα - γν φθίνουσα Το παραπάνω πινακάκι συμπληρώνεται ως εξής : Ψάχνω πρώτα το πρόσημο της, αφού μπορώ να λύσω την εξίσωση με αλγεβρικούς τρόπους, θα μπορώ να λύσω και τις ανισώσεις :,, άρα στο, ], άρα στο [, Επειδή δεν μπορώ να λύσω την εξίσωση με αλγεβρικούς τρόπους, δε θα μπορώ να λύσω και την ανίσωση ή, οπότε ξεκινώ ανάποδα : : άρα : άρα Τελικά η για κάθε D, για κάθε, ] για κάθε [, vi 6 6, D, 6 6 6, Αυτή η εξίσωση δεν λύνεται με αλγεβρικούς τρόπους άρα θα βρω την 6 6 6, αλλά και αυτή η εξίσωση δεν λύνεται άρα θα βρω την 6 6 Άρα η για κάθε Για την εξίσωση έχω για, 6 6 άρα η προφανής ρίζα της και επειδή η για κάθε, θα είναι και μοναδική ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο γν αύξουσα - γν φθίνουσα + γν αύξουσα + γν αύξουσα γν αύξουσα γν αύξουσα + Το παραπάνω πινακάκι συμπληρώνεται ως εξής : Επειδή δεν μπορώ να λύσω την εξίσωση με αλγεβρικούς τρόπους, δε θα μπορώ να λύσω και την ανίσωση ή, οπότε ξεκινώ ανάποδα : : άρα : άρα για κάθε,] για κάθε [, Επειδή δεν μπορώ να λύσω την εξίσωση με αλγεβρικούς τρόπους, δε θα μπορώ να λύσω και την ανίσωση ή, οπότε ξεκινώ ανάποδα : : άρα : άρα Τελικά η για κάθε D για κάθε,] για κάθε [, ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Β : ΠΟΛΛΑΠΛΟΥ ΤΥΠΟΥ ΕΥΡΕΣΗ ΜΟΝΟΤΟΝΙΑΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ Εξετάζουμε αν η είναι συνεχής στο σημείο που αλλάζει τύπο, αλλά δεν χρειάζεται να εξετάσω αν είναι παραγωγίσιμη στο σημείο αυτό, καθώς δεν επηρεάζει τη μονοτονία της Βρίσκουμε την για και την για Βρίσκουμε το πρόσημο της για και της για 4 Σχηματίζω πίνακα με το πρόσημο της και την μονοτονία της Στην πρώτη γραμμή του πινάκα γραφώ τις ρίζες της = και τα σημεία αλλαγής τύπου της 8 Να βρείτε τα διαστήματα μονοτονίας της συνάρτησης :, 6, Πρώτα εξετάζουμε αν η είναι συνεχής στο Έχω : ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 9

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο lim lim lim lim 6 7 Άρα η δεν είναι συνεχής στο Για, είναι, Για, είναι 6 6, 6 Άρα τελικά : γν φθίνουσα γν αύξουσα γν φθίνουσα γν αύξουσα Η είναι γνησίως φθίνουσα στα διαστήματα, ] και,] Η είναι γνησίως αύξουσα στα διαστήματα [, και [, ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Γ : ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ ΚΑΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΛΥΣΗ : 9 Να βρείτε τις τιμές του α ώστε η συνάρτηση να είναι γνησίως αύξουσα a στο R Ομοίως για τη συνάρτηση : a 9 ώστε να είναι γνησίως αύξουσα στο R Ομοίως για τη συνάρτηση : 8 6 ώστε να είναι γνησίως αύξουσα στο R Ομοίως για τη συνάρτηση : a 4 ώστε να είναι γνησίως φθίνουσα στο R ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα

11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 4 : ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ & ΕΠΙΛΥΣΗ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ Ισχύει ότι : Κάθε γνησίως μονότονη συνάρτηση έχει το πολύ μια ρίζα Για να επιλύσουμε μια εξίσωση η οποία δεν λύνεται με κάποια γνωστή μέθοδο δουλεύουμε ως εξής : μεταφέρουμε όλους τους όρους στο ο μέλος θέτουμε το ο μέλος ως συνάρτηση οπότε η εξίσωση έχει τη μορφή ή βρίσκουμε με δοκιμές μια ρίζα προφανής της εξίσωσης ή 4 αποδεικνύουμε ότι η είναι γνησίως μονότονη, οπότε η εξίσωση ή έχει το πολύ μια ρίζα που είναι η προφανής Υπόδειξη : αν δεν είναι εύκολο να βρω το πρόσημο της, βρίσκω την μετά το πρόσημο της δηλ τη μονοτονία της από εκεί το πρόσημο της άρα τη μονοτονία της ΕΙΔΙΚΗ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ: Έστω ότι έχουμε μια εξίσωση της μορφής, της οποίας έχουμε βρει μια προφανή ρίζα ρ Μπορούμε να αποδείξουμε ότι η ρίζα αυτή είναι μοναδική, χωρίς η να είναι γνησίως μονότονη σε όλο το πεδίο ορισμού της Αρκεί η να αλλάζει μονοτονία στο ρ Δίνεται η συνάρτηση ln i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία ii Να λύσετε την εξίσωση ln i D,, για κάθε,, άρα η είναι γνησίως αύξουσα στο D, ii ln ln Παρατηρώ ότι, άρα η είναι προφανής ρίζα της εξίσωσης και επειδή η η είναι γνησίως αύξουσα είναι μοναδική ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 5 : ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ & ΕΠΙΛΥΣΗ ΑΝΙΣΩΣΕΩΝ Για να επιλύσουμε μια ανίσωση η οποία δεν λύνεται με κάποια γνωστή μέθοδο δουλεύουμε ως εξής : μεταφέρουμε όλους τους όρους στο ο μέλος θέτουμε το ο μέλος ως συνάρτηση οπότε η ανίσωση έχει τη μορφή ή αποδεικνύουμε ότι η είναι γνησίως μονότονη 4 βρίσκουμε με δοκιμές μια ρίζα προφανής της εξίσωσης ή έτσι η ανίσωση γίνεται 5 εκμεταλλευόμαστε τη μονοτονία της για να λύσουμε την ανίσωση που προέκυψε 4 Δίνεται η συνάρτηση i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία ii Να λύσετε την ανίσωση iii Να λύσετε την ανίσωση 6 i D, 5 4 για κάθε, άρα η είναι γνησίως αύξουσα ii στο D 5 5 Παρατηρώ ότι, άρα από έχω : iii , έχω 5 6, ή, Επειδή θέλω 5 6,, ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 6 : ΑΠΟΔΕΙΞΗ ΑΝΙΣΟΤΗΤΩΝ Για να αποδείξουμε μια ανισότητα της μορφής : ή, με εργαζόμαστε ως εξής : μεταφέρουμε όλους τους όρους στο ο μέλος θέτουμε το ο μέλος ως συνάρτηση h μελετάμε την h ως προς τη μονοτονία 4 οι παρακάτω ιδιότητες για την κατάλληλη τιμή του α μας οδηγούν στη ζητούμενη ανισότητα : h a h h a ή h a h h a 5 Δίνεται η συνάρτηση 5 i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία και τα ακρότατα ii Να αποδείξετε ότι : 5 5 i D, 4 5, 4 5, ή, γν αύξουσα ΤΜ γνφθινουσα ΤΕ γν αύξουσα Όπως βλέπουμε και από το πινακάκι : για κάθε, 5, άρα η γνησίως αύξουσα για κάθε, ] και για κάθε [ 5, για κάθε,5 άρα η γνησίως φθίνουσα για κάθε [,5 ] ii Πρέπει να αποδείξω ότι ισχύει η σχέση : Τα,,5 στο οποίο η είναι γνησίως φθίνουσα, άρα θα ισχύει : ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 7 : Η ΕΞΙΣΩΣΗ ΕΧΕΙ ΤΟ ΠΟΛΥ ΜΙΑ ΡΙΖΑ Η ΜΙΑ ΑΚΡΙΒΩΣ ΡΙΖΑ Αν θέλουμε να δείξουμε ότι η εξίσωση έχει : Το πολύ μια ρίζα, αρκεί να δείξουμε ότι η είναι γνησίως μονότονη Το πολύ δυο ρίζες, αρκεί να δείξουμε ότι η είναι γνησίως μονότονη Για να δείξω ότι η εξίσωση έχει ακριβώς ρίζα δείχνω πρώτα ότι έχει τουλάχιστον ρίζα με προφανή ή με Βolzano ή με σύνολο τιμών κτλ και μετά ότι η είναι γνησίως μονότονη ΛΥΜΕΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ : 6 Να δείξετε ότι η εξίσωση : ln έχει ακριβώς μια ρίζα στο, ln ln, έστω ln με D,, θα δείξω ότι η εξίσωση Βήμα : Τουλάχιστον Θ Bolzano για την στο [,] έχει ακριβώς μια ρίζα στο, Η είναι συνεχής στο [,] ως πράξεις συνέχων, 4 ln 4 ln, άρα Από Θ Bolzano η εξίσωση έχει τουλάχιστον μια ρίζα στο [,] Βήμα : Το πολύ ln γιατί το τριώνυμο έχει, άρα ισχύει Δηλαδή για κάθε D, και η είναι γνησίως αύξουσα στο D, Άρα η ρίζα από το Θ Bolzano είναι μοναδική ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 4

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΝΟΤΗΤΑΣ 7 Δίνεται η παραγωγισιμη συνάρτηση : για την οποία ισχύει : 8 8 για κάθε i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία ii Να αποδείξετε ότι η εξίσωση έχει μοναδική ρίζα στο διάστημα, iii Να λύσετε την ανίσωση : 8 Δίνεται μια συνάρτηση, ορισμένη στο R, με συνεχή πρώτη παράγωγο, για την οποία ισχύουν οι σχέσεις : και για κάθε i Να αποδείξετε ότι η είναι γνησίως μονότονη ii Να αποδείξετε ότι η εξίσωση έχει μοναδική ρίζα iii Έστω η συνάρτηση Να αποδείξετε ότι η εφαπτομένη της γραφικής παράστασης της, στο σημείο στο οποίο αυτή τέμνει τον άξονα, σχηματίζει με αυτόν γωνία 45 Πανελλήνιες 9 Δίνεται η παραγωγίσιμη συνάρτηση : για την οποία ισχύει :, για κάθε i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία ii Να λύσετε την εξίσωση : Δίνεται η παραγωγίσιμη συνάρτηση : για την οποία ισχύει : για κάθε i Να μελετήσετε την ως προς τη μονοτονία ii Να λύσετε την ανίσωση : 4, ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : ΠΑΛΑΙΟΛΟΓΟΥ ΠΑΥΛΟΣ wwwpittraonor Σελίδα 5