Το θεώρηµα αντίστροφης απεικόνισης. ) και ακόµη ότι η g f 1 1. g y

Σχετικά έγγραφα
Το θεώρηµα πεπλεγµένων συναρτήσεων

Συνεχείς συναρτήσεις πολλών µεταβλητών. ε > υπάρχει ( ) ( )

Κανόνες παραγώγισης ( )

( a) ( ) n n ( ) ( ) a x a. x a x. x a x a

ΙΙ ιαφορικός Λογισµός πολλών µεταβλητών. ιαφόριση συναρτήσεων πολλών µεταβλητών

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Thanasis Xenos ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΗΜΑΘΙΑΣ

f x = f a + Df a x a + R1 x, a, x U και από τον ορισµό της 1 h f a h f a h a h h a R h a i i j

f x = f a + Df a x a + R1 x, a, x U και από τον ορισµό της 1 h f a h f a h a h h a R h a i i j

Καµπύλες στον R. σ τελικό σηµείο της σ. Το σ. σ =. Η σ λέγεται διαφορίσιµη ( αντιστοίχως

8 Ακρότατα και µονοτονία

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Ευκλείδειοι Χώροι. Ορίζουµε ως R n, όπου n N, το σύνολο όλων διατεταµένων n -άδων πραγµατικών αριθµών ( x

( ) Κλίση και επιφάνειες στάθµης µιας συνάρτησης. x + y + z = κ ορίζει την επιφάνεια µιας σφαίρας κέντρου ( ) κ > τότε η

ΜΙΓΑ ΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ. =. Οι πρώτες µερικές u x y

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: ιανυσµατικοί χώροι. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

8. Πολλαπλές μερικές παράγωγοι

( ) = inf { (, Ρ) : Ρ διαµέριση του [, ]}

Οι πράξεις που χρειάζονται για την επίλυση αυτών των προβληµάτων (αφού είναι απλές) µπορούν να τεθούν σε µια σειρά και πάρουν µια αλγοριθµική µορφή.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Σχολικός Σύµβουλος ΠΕ03

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΛΥΣΕΙΣ 6 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ - ΠΛΗ 12,


8. Πολλαπλές μερικές παράγωγοι

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Τανυστικά Γινόµενα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Γραµµική Αλγεβρα Ι. Ενότητα: Γραµµικές απεικονίσεις. Ευάγγελος Ράπτης. Τµήµα Μαθηµατικών

KΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. { 1,2,3,..., n,...

ιανυσµατικά πεδία Όπως έχουµε ήδη αναφέρει ένα διανυσµατικό πεδίο είναι µια συνάρτηση

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

A2. ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ-ΚΛΙΣΗ-ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ

13 Μέθοδοι υπολογισµού ολοκληρωµάτων Riemann

Κεφάλαιο 2 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΜΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ. 2.1 Συνάρτηση

( ) 10 ( ) εποµ ένως. π π π π ή γενικότερα: π π. π π. π π. Άσκηση 1 (10 µον) Θεωρούµε το µιγαδικό αριθµό z= i.

x - 1, x < 1 f(x) = x - x + 3, x

4.3 Παραδείγµατα στην συνέχεια συναρτήσεων

x 2 = x x 2 2. x 2 = u 2 + x 2 3 Χρησιµοποιώντας το συµβολισµό του ανάστροφου, αυτό γράφεται x 2 = x T x. = x T x.

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Ι Ι ΑΣΚΩΝ : ρ. Χρήστος Βοζίκης

Κεφάλαιο 0. Μεταθετικοί ακτύλιοι, Ιδεώδη

KΕΦΑΛΑΙΟ 3. Πλεγµένες συναρτήσεις- Ανάπτυγµα Taylor-Aκρότατα

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 8


Παράρτηµα Α. Στοιχεία θεωρίας µέτρου και ολοκλήρωσης.

Ακρότατα πραγματικών συναρτήσεων

f(x) = 2x+ 3 / Α f Α.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Β ΦΑΣΗ

Κεφάλαιο 6 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

4 Συνέχεια συνάρτησης

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

1. Για καθένα από τους ακόλουθους διανυσματικούς χώρους βρείτε μια βάση και τη διάσταση. 3. U x y z x y z x y. {(,, ) } a b. c d

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Επιλυση Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: Αναπαραστάσεις Πεπερασµένων Οµάδων Ι

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 4 1 2

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

1 Οι πραγµατικοί αριθµοί

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 8

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 8

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 9 Επαναληπτικες Ασκησεις

ΘΕΩΡΗΜΑ CAYLEY-HAMILTON. Έστω A πίνακας ν ν. Από το θεώρηµα Cayley-Hamilton συµπεραίνουµε ότι το σύνολο των πολυωνύµων p( λ ), ώστε p( A)

Σηµειώσεις στις συναρτήσεις

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ. Εφαπτοµένη ευθεία

4.2 ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ 2 ου ΒΑΘΜΟΥ

Παράρτηµα Β. Στοιχεία Θεωρίας Τελεστών και Συναρτησιακής Ανάλυσης [ ) ( )

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2016 Β ΦΑΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. lim = 0. Βλέπε σελίδα 171 σχολικού. σχολικού βιβλίου.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013 ÁÍÅËÉÎÇ

ιδασκοντες: x R y x y Q x y Q = x z Q = x z y z Q := x + Q Τετάρτη 10 Οκτωβρίου 2012

f (x) = l R, τότε f (x 0 ) = l. = lim (0) = lim f(x) = f(x) f(0) = xf (ξ x ). = l. Εστω ε > 0. Αφού lim f (x) = l R, υπάρχει δ > 0

π x = κπ + με κ. Στην παράγραφο αυτή θα ασχοληθούμε με συναρτήσεις οι οποίες έχουν 2


Κλασικη ιαφορικη Γεωµετρια

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Ι ( )


ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ: ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΉ Ι (ΠΛΗ 12) ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

Όρια συναρτήσεων. ε > υπάρχει ( ) { } = ± ορίζονται αναλόγως. Η διατύπωση αυτών των ορισµών αφήνεται ως άσκηση. x y = +. = και για κάθε (, ) ( 0,0)

ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΓΡΑΦΗΣ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΙΚΤΥΑ

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. nn n n

ΜΙΓΑ ΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Γραµµικη Αλγεβρα ΙΙ Ασκησεις - Φυλλαδιο 10

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

============================================================== Σχηµατίζουµε τον πίνακα µε στήλες τα διανύσµατα v1,v2,v3,u1,u2:

,..., v n. W πεπερασμένα παραγόμενοι και dimv. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα f είναι ισομορφιμός. f είναι 1-1. f είναι επί.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: Εφαρµογή: Το θεώρηµα του Burnside

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Εποµένως η f είναι κοίλη στο διάστηµα (, 1] και κυρτή στο [ 1, + ).

αx αx αx αx 2 αx = α e } 2 x x x dx καλείται η παραβολική συνάρτηση η οποία στο x

ΤΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Θεωρία Τελεστών. Ενότητα: Το ϕασµατικό ϑεώρηµα για αυτοσυζυγείς τελεστές. Αριστείδης Κατάβολος. Τµήµα Μαθηµατικών

Υπολογισµός τριπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ

4 k 2 = 2 ( 1+ 2 k 2. k 2 2 k= k 2. 1.ii) Αν σχηµατίσουµε τον πίνακα µε γραµµές τα δύο διανύσµατα έχουµε: Γ1 Γ1 ---> { }

Transcript:

5 Έστω Το θεώρηµα αντίστροφης απεικόνισης Ι R ανοικτό διάστηµα, : Ι R διαφορίσιµη της κλάσης a Ι : '( a) 0 Τότε από την συνέχεια της ' υπάρχει 0 ' 0 για κάθε ( a δ, a+ δ) δ > :( a δ, a δ) C και + Ι και Συνεπώς, είτε '( ) > 0 για κάθε ( a δ, a+ δ) αν '( a ) > 0 ή ' 0 κάθε ( a δ, a+ δ) αν '( a ) < 0 Έπεται ότι η είναι στο :( a δ, a+ δ) ( γνήσια µονότονη στο :( a δ, a+ δ) ) και ακόµη ότι η ( a δ, a δ) < για + είναι διαφορίσιµη συνάρτηση και '( ' για ( a δ, a+ δ ) και y ηλαδή η υπόθεση ότι η είναι C στο Ι και ότι '( a) 0 για κάποιο a Ι έπεται ότι η είναι τοπικά αντιστρέψιµη στο a, µε άλλα λόγια αν y «κοντά» στο ( a ) µπορούµε να λύσουµε µοναδικά την εξίσωση y για «κοντά» στο a Ο σκοπός µας είναι η παρουσίαση του αντίστοιχου αποτελέσµατος στις πολλές µεταβλητές 4 Θεώρηµα ( Αντίστροφης απεικόνισης ) Έστω : D R R C απεικόνιση Αν a D R ανοικτό και D ώστε det 0, τότε η είναι a τοπικά αντιστρέψιµη στο a, δηλαδή υπάρχουν ανοικτά σύνολα U, V R µε a U και b ( a) V, ώστε η U να είναι : να είναι της κλάσης V U ισχύει: ( ) για U p Αν η είναι της κλάσης C, p, τότε το ίδιο είναι και η Σηµείωση Έστω ( ), U V και η αντίστροφη απεικόνιση C Επί πλέον για τον πίνακα acob της U,,, το συµπέρασµα µε άλλα λόγια του θεωρήµατος είναι το ακόλουθο Αν y ( y,, είναι σηµείο «κοντά» στο b ( a) τότε το σύστηµα των εξισώσεων (,, ) (,, ) y y έχει ακριβώς µια λύση «κοντά» στο a Επί πλέον η (,, ) y y,, y,, y,, y ( ή (, εξάρτηση των λύσεων ( ) ( ) όπου και ( ) y y είναι,, ) από τα,, p C ( ή C ) Καθόσον αφορά τις µερικές παραγώγους, των λύσεων (,, y είναι, παρατηρούµε ότι επειδή ο πίνακας acob y

5 αντίστροφος του, όπου ( παράγωγοι, (,, j εξισώσεων µε j y j, j και j, j,οι µερικές υπολογίζονται λύνοντας ένα γραµµικό σύστηµα αγνώστους, το οποίο προκύπτει από την εξίσωση των πινάκων, [ Ι, y, U ] y 0 όπου Ι ο ταυτοτικός πίνακας 0 m Συµβολισµός: Έστω : U R R διαφορίσιµη συνάρτηση,,, m Αν a U τότε ο πίνακας acob ( a) της στο a µερικές φορές θα συµβολίζεται και µε ( a) Παραδείγµατα ) Η απεικόνιση (, ) ( cos, s ) (,, m) ( a ) ( ( a),, j m j ) : R R που ορίζεται από την, y e y e y, είναι τοπικά αντιστρέψιµη σε κάθε σηµείο του δεν είναι Λύση Θέτοµε R αλλά u e cos y και v e s y Ο πίνακας acob της είναι ο ( u, e cos y e s y και η ορίζουσά του είναι η (, e s y e cos y ( u, det e ( cos y+ s e > 0 για κάθε (, (, R Έπεται προφανώς από το θεώρηµα αντιστρόφου συναρτήσεως ότι η είναι τοπικά, y R Η δεν είναι, αφού αντιστρέψιµη σε κάθε σηµείο u(, y+ π) u(, και v(, y+ π) v(, για κάθε (, R Παρατηρούµε ότι, το παράδειγµα που εξετάσαµε µας δείχνει ότι το ακόλουθο αποτέλεσµα ( συνέπεια του θεωρήµατος Darbou) από τον Λογισµό της µίας µεταβλητής δεν ισχύει για συναρτήσεις δύο µεταβλητών: Έστω Ι R ανοικτό διάστηµα και : R ' 0 για κάθε Ι, τότε είτε ' 0 Ι διαφορίσιµη ώστε > για κάθε Ι ή ' 0 είναι γνήσια µονότονη και έτσι είναι < για κάθε Ι Εποµένως η Σηµείωση Οι µερικές παράγωγοι,,, σύστηµα: υπολογίζονται λύνοντας το

54 0,, 0 det det και, όπου det e det det cos y s y y s y y cos y Συνεπώς,,, και ( Θέτοµε e e e e οπότε, ( u, ( ( u,, y( u, ) και ), 4 4 + y Παράδειγµα Θεωρούµε τις εξισώσεις, u και s + cos y v y µπορούν να επιλυθούν ως προς, y αυτές οι εξισώσεις Κοντά σε ποια σηµεία (, ) ( εννοούµε να εκφράσουµε τα και y ως ( u, και y y( u, ); Λύση Εδώ έχουµε την απεικόνιση, : D R R : ( u, + y 4 4 (, ) και u y v, y s + cos y Το πεδίο ορισµού της είναι το σύνολο Ο πίνακας acob της στο (, ( u, (, {, : 0} µε D y R, που βέβαια είναι ανοικτό y 4y (, ) Σε εκείνα τα σηµεία (, ) cos 4 4 det cos s y, s y 4y ( y ) y D είναι, και η ορίζουσά του: y όπου αυτή η έκφραση ορίζεται και δεν µηδενίζεται µπορούµε να επιλύσουµε τις εξισώσεις ως προς και y Εποµένως µπορούµε να επιλύσουµε τις εξισώσεις κοντά σε εκείνα τα σηµεία (, y ) για τα οποία 0 και επί πλέον, s 4 cos y y y ( Τα σηµεία αυτά συνιστούν ένα ανοικτό υποσύνολο του R και άρα του D ) π π Για παράδειγµα, αν 0 και y0 τότε 4 4 4 π π π (, ) π det ( 0, y 0) 0 Εποµένως µπορούµε να (, π π 4 π π λύσουµε τις δοσµένες εξισώσεις ως προς και y κοντά στο,

55 Σηµείωση: Οι παράγωγοι των λύσεων,,,, υπολογίζονται σύµφωνα µε το θεώρηµα αντιστρόφου συναρτήσεως, αντιστρέφοντας τον πίνακα acob της Έτσι έχουµε:, v v ( Γράφουµε, u, v u, v, y u, v ) Άρα, και τότε, 0 0, det,, det det det Έτσι βρίσκουµε: 4y v s y y 4y cos s y u s y y 4y cos 4y s y y 4y cos Ανάλογα υπολογίζουµε και τις παραγώγους, v Παρατηρούµε ότι οι παράγωγοι που βρήκαµε εκφράζονται µέσω των και y και όχι των u και v Ο υπολογισµός αυτών των παραγώγων σε ένα σηµείο (, ) ( 0 0 0 0 ) τιµή της παραγώγου στο (, ), (, ) π u( 0, y0), v( 0, y0) Έτσι, 4 ( Θυµίζουµε ότι, ( u,, y y( u, y δίνει την 0 0 π u y v y Για παράδειγµα αν 0 y0 τότε π, 4 και η τοπική αντίστροφη της στο (, ) ( 0 s y0) s y y 4y cos y 0 0 0 0 0 0 0 0 ( ) 0, y0 ( 0, y 0), όπου π Παρατηρούµε ότι το θεώρηµα αντιστρόφου συναρτήσεως µας υποδεικνύει την ύπαρξη λύσεων σε εξισώσεις και µας λέει πώς να διαφορίσουµε τις λύσεις αν και ενδέχεται να µην είναι δυνατόν να καταγράψουµε τις λύσεις αυτών των εξισώσεων )Έστω : R R C συνάρτηση, ώστε Μ, R για κάποια σταθερά Μ> 0 Αν L : R R είναι γραµµικός ισοµορφισµός, τότε η συνάρτηση + L, R είναι τοπικά αντιστρέψιµη στο 0 Λύση Παρατηρούµε ότι αν T : R T για κάθε R η σταθερά συνάρτηση 0 ( 0 R ) τότε ( παρατηρώντας ότι ( 0) 0 ) ( 0) ( 0) T 0 Μ Μ για κάθε 0,

56 ( 0) ( 0) T Συνεπώς lm lm( Μ ) 0 0 0 0 Άρα για την ( 0) ( 0) ( 0) ( 0) D D + DL D + L L Έπεται ότι D ( 0) Τ 0 C συνάρτηση, + L έχουµε Επειδή L γραµµικός ισοµορφισµός ο πίνακας acob ( 0) ο οποίος ταυτίζεται µε τον πίνακα της γραµµικής L είναι αντιστρέψιµος, έτσι έχουµε το συµπέρασµα