a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Σχετικά έγγραφα
Matematička analiza 1 dodatni zadaci

18. listopada listopada / 13

Zadaci iz Osnova matematike

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Nizovi. Definicija. Niz je funkcija. a: R. Oznake: (a n ) ili a n } Zadatak 2.1 Napišite prvih nekoliko članova nizova zadanih općim članom:

k a k = a. Kao i u slučaju dimenzije n = 1 samo je jedan mogući limes niza u R n :

Funkcija gustoće neprekidne slučajne varijable ima dva bitna svojstva: 1. Nenegativnost: f(x) 0, x R, 2. Normiranost: f(x)dx = 1.

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

1.4 Tangenta i normala

Diferencijalni i integralni račun I. Prirodoslovno matematički fakultet

Operacije s matricama

4 Funkcije. 4.1 Pojam funkcije

Četrnaesto predavanje iz Teorije skupova

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

7 Algebarske jednadžbe

3 Funkcije. 3.1 Pojam funkcije

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Uvod u teoriju brojeva

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

OSNOVE MATEMATIČKE ANALIZE. Boris Guljaš. predavanja. Zagreb,

1. zadatak , 3 Dakle, sva kompleksna re{ewa date jedna~ine su x 1 = x 2 = 1 (dvostruko re{ewe), x 3 = 1 + i

1 / 79 MATEMATIČKA ANALIZA II REDOVI

Sume kvadrata. mn = (ax + by) 2 + (ay bx) 2.

9. GRANIČNA VRIJEDNOST I NEPREKIDNOST FUNKCIJE GRANIČNA VRIJEDNOST ILI LIMES FUNKCIJE

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

1 Aksiomatska definicija skupa realnih brojeva

Teorijske osnove informatike 1

Neka su A i B skupovi. Kažemo da je A podskup od B i pišemo A B ako je svaki element skupa A ujedno i element skupa B. Simbolima to zapisujemo:

Glava 1. Realne funkcije realne promen ive. 1.1 Elementarne funkcije

16 Lokalni ekstremi. Definicija 16.1 Neka je A R n otvoren, f : A R i c A. Ako postoji okolina U(c) od c na kojoj je f(c) minimum

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

ELEMENTARNA MATEMATIKA 1

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

REKURZIVNE FUNKCIJE PRIRODOSLOVNO MATEMATIČKI FAKULTET MATEMATIČKI ODSJEK. Diplomski rad. Voditelj rada: Doc.dr.sc.

Granične vrednosti realnih nizova

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

( x) ( ) ( ) ( x) ( ) ( x) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

2. Konvergencija nizova

6 Polinomi Funkcija p : R R zadana formulom

Slučajni procesi Prvi kolokvij travnja 2015.

Matematiqki fakultet. Univerzitet u Beogradu. Domai zadatak

MATEMATIČKA ANALIZA 1 1 / 192

LINEARNA ALGEBRA 1, ZIMSKI SEMESTAR 2007/2008 PREDAVANJA: NENAD BAKIĆ, VJEŽBE: LUKA GRUBIŠIĆ I MAJA STARČEVIĆ

1. Dušan Adnad ević i Zoran Kadelburg, Matematička analiza I, Naučna knjiga, Beograd, 1990.

PID: Domen P je glavnoidealski [PID] akko svaki ideal u P je glavni (generisan jednim elementom; oblika ap := {ab b P }, za neko a P ).

1 Pojam funkcije. f(x)

1 Promjena baze vektora

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

KONAČNA MATEMATIKA Egzistencija kombinatornih konfiguracija Dirichlet-ov i Ramseyev teorem

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

MJERA I INTEGRAL 2. kolokvij 30. lipnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!)

MJERA I INTEGRAL 1. kolokvij 29. travnja (Knjige, bilježnice, dodatni papiri i kalkulatori nisu dozvoljeni!)

Operatori na normiranim prostorima vježbe 2015/2016. Tomislav Berić

5. Karakteristične funkcije

VJEROJATNOST I STATISTIKA Popravni kolokvij - 1. rujna 2016.

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Zadaća iz kolegija Metrički prostori 2013./2014.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

KONVEKSNI SKUPOVI. Definicije: potprostor, afin skup, konveksan skup, konveksan konus. 1/5. Back FullScr

1 Diferencijabilnost Motivacija. Kažemo da je funkcija f : a, b R derivabilna u točki c a, b ako postoji limes f f(x) f(c) (c) = lim.

Teorija skupova. Matko Males Split. lipanj 2003.

ELEMENTARNE FUNKCIJE

ELEMENTARNE FUNKCIJE dr Jelena Manojlović Prirodno-matematički fakultet, Niš

Dijagonalizacija operatora

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Relacije poretka ure denja

ZBIRKA ZADATAKA IZ TEORIJE SKUPOVA

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

METRIČKI PROSTORI 0 METRIČKI PROSTORI. Literatura: S. Mardešić. Matematička analiza, 1. dio, Školska knjiga, Zagreb, 1974.

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

2.2 Srednje vrijednosti. aritmetička sredina, medijan, mod. Podaci (realizacije varijable X): x 1,x 2,...,x n (1)

Matematika. Preddipl. studij molekularne biologije predavanja. Damir Bakić. 26. siječnja 2009.

Mjera i Integral Vjeºbe

KOMPAKTNI OPERATORI. Prof. dr. sc. Hrvoje Kraljević. Predavanja održana na PMF Matematičkom odjelu. u zimskom semestru akademske godine 2007./2008.

x n +m = 0. Ovo proširenje ima svoju manu u tome da se odričemo relacije poretka - no ne možemo imati sve...

IZVODI ZADACI (I deo)

Uvod u teoriju brojeva. Andrej Dujella

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Ivan Ivec SOBOLJEVLJEVE NEJEDNAKOSTI I PRIMJENE

ELEMENTARNE FUNKCIJE

Metode dokazivanja nejednakosti

Integrali Materijali za nastavu iz Matematike 1

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

2.7 Primjene odredenih integrala

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

1. Topologija na euklidskom prostoru R n

Neprekinute funkcije i limesi Definicija neprekinute funkcije i njen odnos prema limesu Asimptote Svojstva neprekinutih funkcija

Linearna algebra I, zimski semestar 2007/2008

Transcript:

3 Infimum i supremum Definicija. Neka je A R. Kažemo da je M R supremum skupa A ako je (i) M gornja meda skupa A, tj. a M a A. (ii) M najmanja gornja meda skupa A, tj. ( ε > 0)( a A) takav da je a > M ε. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A. Ako je još M A, onda kažemo da je M maksimum skupa A i M označavamo s max A. Definicija. Neka je A R. Kažemo da je M R supremum skupa A ako je (i) m donja meda skupa A, tj. a m a A. (ii) m najveća donja meda skupa A, tj. ( ε > 0)( a A) takav da je a < m + ε. Može se pokazati da je infimum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku inf A. Ako je još m A, onda kažemo da je m minimum skupa A i m označavamo s min A. Realni brojevi se zadaju aksiomatski. Izdvajamo dva aksioma: (A15) Svaki neprazan i odozgo ograničen skup u R ima supremum u R. (aksiom potpunosti) 29

30 3 INFIMUM I SUPREMUM (A16) Ako su a b > 0, onda postoji n takav da je b < n a. Primjer 3.1 Skup racionalnih brojeva nije potpun. Npr. skup nema supremum u Q. r Q: r 2 < 3} (Arhimedov aksiom) Neka je r A. Tada je r 2 < 3 pa je r < 3. Dakle, 3 je gornja meda skupa A. Dokažimo da je 3 najmanja gornja meda skupa A. Neka je ε > 0. Iz činjenice da izmedu svaka dva različita realna broja postoji neki racionalni broj(sjetite se da svaki realni broj možemo aproksimirati nizom racionalnih brojeva), zaključujemo da postoji r Q takav da je 3 ε < r < 3. Primijetite da je r A, odakle slijedi tvrdnja. Dakle sup 3 Q. Zadatak 3.1 Odredite infimum i supremum skupa 2n 2 n + 3 : n. Zadatak 3.2 Neka je A R neprazan podskup takav da postoji sup A. Definirajmo Dokažite da postoji inf( A) i da je Rješenje. Trebamo pokazati da je: (i) sup A donja meda skupa A: Iz vidimo da je a: a A}. inf( A) = sup A. (ii) sup A najveća donja meda skupa A: a sup A a A a sup A a A. Neka je ε > 0. Tada postoji a A takav da je a > sup A ε pa je a < sup A + ε.

3 INFIMUM I SUPREMUM 31 Dakle, sup A je najveća donja meda skupa A pa zbog jedinstvenosti infimuma slijedi inf( A) = sup A. Zadatak 3.3 Dokažite da svaki neprazan i odozdo omeden podskup od R ima infimum u R. Rješenje. Neka je A R odozdo omeden. Tada je A neprazan i odozgo omeden pa po aksiomu potpunosti postoji sup( A) R. Po prethodnom zadatku postoji inf( ( A)) = inf A. Zadatak 3.4 Neka je A 0 + takav da je inf A > 0. Definirajmo 1 1 a : a A. Dokažite da je 1 sup = 1 A inf A. Rješenje. Za a A vrijedi pa je odakle zaključujemo da je da je a inf A > 0 1 a 1 inf A 1 gornja meda skupa 1. Neka je ε > 0 i neka je inf A A ε > 0 takav ε inf A(inf A + ε ) = ε. Tada postoji a A takav da je a < inf A + ε, odakle je 1 a > 1 inf A + ε = 1 inf A ε inf A(inf A + ε) = 1 inf A ε 1 odakle zaključujemo da je supremuma inf A najmanja gornja meda skupa A pa je zbog jedinstvenosti 1 sup = 1 A inf A. Zadatak 3.5 Odredite infimum i supremum skupova: (a) x 3 cos 3 π : x [0 3π 3 (c) (b) x + 4x : x > 0. x 2 2 x 2 + 4 : x R

32 3 INFIMUM I SUPREMUM Zadatak 3.6 Odredite infimum i supremum skupova: + 4m 2 m 2 5mn + 6m 2 (a) : m n (b) mn Zadatak 3.7 Odredite infimum i supremum skupa : m n m 2 + m + 5n2 : m n m < 4n Rješenje. Očito je Primijetimo da je za n = 1 > 0 m n. m 2 + m + 5n2 lim m + pa je inf 0. S druge strane je m 2 + m + 5 = lim m + 1 m 2 + m + 5 = 0 Za m = 1 slijedi pa je sup 1 5. m 2 + m + 5n n2 2 5n 1 m n. 2 5 lim n + m 2 + m + 5 = lim n + 2 + 5 = 1 5 Zadatak 3.8 Odredite infimum i supremum skupa 1 n + 4 1 n + 3 : n. Rješenje. Neka je x n = 1 n + 4 1 n + 3 = 1 (n + 3)(n + 4). Lako se provjeri da je (x n ) rastući niz. Takoder je pa je (x n ) konvergentan. Tada je x n 0 n inf x 1 = 1 = min A 20 sup lim x n = 0. n +

3 INFIMUM I SUPREMUM 33 Zadatak 3.9 Neka su A B R odozgo omedeni i neprazni. Definiramo A + B = a + b: a A b B}. Dokažite da je sup(a + B) = sup A + sup B. Rješenje. Vrijedi a + b sup A + sup B a A b B pa je sup A + sup B gornja meda skupa A + B. Dokažimo da je to i najmanja gornja meda. Neka je ε > 0. Tada postoje a A i b B takvi da je a > sup A ε 2 i b > sup B ε 2 pa je a + b > sup A + sup B ε. Napomena. Analogno se dokaže da za odozdo omedene i neprazne podskupove A B R vrijedi inf(a + B) = inf A + inf B. Zadatak 3.10 Odredite infimum i supremum skupa m n 1 : m n. mn + 4m + 3n + 12 Zadatak 3.11 Neka su A B [0 + odozgo omedeni i neprazni. Definiramo A B = a b: a A b B}. Dokažite da je sup(a B) = sup A sup B. Rješenje. Ako je sup 0, onda je 0} pa je A B = 0} i tvrdnja vrijedi. Pretpostavimo da je sup A > 0 i sup B > 0. Tada je za a A b B a b sup A sup B pa je sup A sup B gornja meda skupa A B. Dokažimo da je i najmanja gornja meda. Neka je 0 < ε < sup A sup B. Tada za ε 1 = postoje a A i B B takvi da je ε 2 sup A > 0 i ε 2 = ε 2 sup B > 0 a > sup A ε 1 i b > sup B ε 1

34 3 INFIMUM I SUPREMUM odakle je a b > (sup A ε 1 )(sup B ε 1 ) = sup A sup B ε + > sup A sup B ε. ε 2 4 sup A sup B Napomena. Analogno se dokaže da je za neprazne A B [0 + inf(a B) = inf A inf B. Općenito, ako su A B R neprazni i omedeni, onda je sup(a B) = maxsup A sup B sup A inf B inf A sup B inf A inf B} inf(a B) = minsup A sup B sup A inf B inf A sup B inf A inf B} Zadatak 3.12 Odredite infimum i supremum skupa n n n + 1 m 2 + 1 : m n. 3m 2 + m Rješenje. Primijetimo da je A B gdje su i n n m 2 n + 1 : n + 1 B = 3m 2 + m : m A B [0 +. Odredimo prvo infimum i supremum skupa A: Zbog n n vrijedi n n n + 1 0 foralln pa je 0 donja meda skupa A. Ako uzmemo n = 1, onda vidimo da je 0 A pa je inf min 0. S druge strane je n n n + 1 n < 1 n n + 1

3 INFIMUM I SUPREMUM 35 pa je 1 gornja meda skupa A. Zbog slijedi da je Odredimo infimumu i supremum skupa B: Neka je x m = m2 +1. Tada je 3m 2 +m pa je Dakle, i n n lim n + n + 1 = 1 sup 1. x m x m+1... m 6 x 1 > x 2 > x 3 > x 4 > x 5 > x 6 x 7 x 8 x 9.... inf B = min B = x 6 = 37 114 sup B = maxx 1 lim x m} = max 1 m + 2 1 3 } = 1 = max B. 2 Konačno, zbog A B [0 + je sup sup A sup B = 1 1 2 = 1 2 inf inf A inf B = 0 37 = 0 = min S. 114 Zadatak 3.13 Odredite infimum i supremum skupa 4n 13 12 5m : m n. n + 2 m + 3 Zadatak 3.14 Neka su A B R odozdo omedeni neprazni skupovi. Dokažite da je inf(a B) = mininf A inf B}. Rješenje. Pretpostavimo da je inf A inf B (inače zamijenimo uloge skupova A i B). Tada je mininf A inf B} = inf A. Ako je x A B, onda je x A ili x B pa je x inf A ili x inf B inf A. Dakle, inf A je donja meda skupa A B. Dokažimo da je to najveća donja meda. Neka je ε > 0. Tada postoji a A A B takav da je a < inf A + ε pa je inf A i najveća donja meda skupa A B. Tvrdnja sada slijedi iz jedinstvenosti infimuma. Napomena. Analogno se dokaže da je za odozgo omedene i neprazne podskupove A B R sup(a B) = maxsup A sup B}. Općenitije, vrijedi:

36 3 INFIMUM I SUPREMUM (i) ako su A 1... A n R odozgo omedeni i neprazni, onda je sup(a 1... A n ) = maxsup A 1... sup A n }; (ii) ako su A 1... A n R odozdo omedeni i neprazni, onda je inf(a 1... A n ) = mininf A 1... inf A n }; Zadatak 3.15 Odredite infimum i supremum skupa ( 1) n 1 2 + 3 : n. n Zadatak 3.16 Odredite infimum i supremum skupa n ( 1) n n 1 + ( 1)n 2 + : n. n + 1 3 Zadatak 3.17 Odredite infimum i supremum skupa 1 + n n + 1 cos nπ 2 : n. Zadatak 3.18 Odredite infimum i supremum skupa n + ( 1)n : n 2 + th x: x > 0}. n Napomena. Ako je f : R R strogo rastuća i neprekidna funkcija onda je za omedeni skup A R inf f(a) = f(inf A) sup f(a) = f(sup A). U slučaju padajuće funkcije vrijedi inf f(a) = f(sup A) sup f(a) = f(inf A). Zadatak 3.19 Odredite infimum i supremum skupa arctg ( 1) n 2 + cos 1 : n. 4n Zadatak 3.20 Odredite infimum i supremum skupa n n: n.

3 INFIMUM I SUPREMUM 37 Zadaci za vježbu 3.21 Odredite infimum i supremum skupa 7n 4 2n + 1 : n. 3.22 Neka je A R odozdo i odozgo ograničen. Dokažite da je 3.23 Neka su a b R, a < b. Dokažite: (a) sup[a b = b; (b) infa b = a. 3.24 Odredite infimum i supremum skupa A [inf A sup A] 2 sin(3x + π): x π 12 π. 6 3.25 Neka je A R neprazan podskup takav da postoji inf A. Dokažite da postoji sup( A) i da je sup( A) = inf A. 3.26 Odredite infimum i supremum skupa (koristeći nizove) 10 3n n + 3 : n. 3.27 Neka je A B R neprazni podskupovi takvi da je A odozgo omeden.i B odozdo omeden. Definiramo A B = a b: a A b B}. Dokažite da je sup(a B) = sup A inf B. 3.28 Odredite infimum i supremum skupa 2n + m + mn + 2 : m n. 2n + 18m 4mn 9 3.29 Odredite infimum i supremum skupova: m m (a) : m n (b) m + n n : m n m < 3n

38 3 INFIMUM I SUPREMUM 3.30 Odredite infimum i supremum skupa m n + 4n : m n m < 10n. m 3.31 Odredite infimum i supremum skupa + n log 1e + 4 : n. 3.32 Odredite infimum i supremum skupa n + 1 2n 2 3m : m n. m + 1 3.33 Odredite infimum i supremum skupa 2 + n + 1 5m + 1 : m n. 1 + ( 1) m 9m 3.34 Odredite infimum i supremum skupa cos(nπ) n2 + 1 3 + n : n. 3.35 Odredite infimum i supremum skupa sin 4n2 + 1 + 1 : n. 3.36 Odredite infimum i supremum skupa (m + n) 2 : m n. 2 mn 3.37 Odredite infimum i supremum skupa nπ 9 sin 2 5 + 3n + 2 : n. 3.38 Odredite infimum i supremum skupa a a + b + b b + c + c : a b c > 0. c + a 3.39 Odredite infimum i supremum skupa 3n 3n: n.