Η ανισότητα α β α±β α + β με α, β C και η χρήση της στην εύρεση ακροτάτων.

Σχετικά έγγραφα
Αποδεικτικές Διαδικασίες και Μαθηματική Επαγωγή.

ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ ΤΡΙΩΡΗ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ A ΛΥΚΕΙΟΥ. Ονοματεπώνυμο Τμήμα

Εκφωνήσεις και Λύσεις των Θεμάτων

«ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ»

Ας υποθέσουμε ότι ο παίκτης Ι διαλέγει πρώτος την τυχαιοποιημένη στρατηγική (x 1, x 2 ), x 1, x2 0,

Εισαγωγικά. 1.1 Η σ-αλγεβρα ως πληροφορία

5.1 Μετρήσιμες συναρτήσεις

Το κράτος είναι φτιαγμένο για τον άνθρωπο και όχι ο άνθρωπος για το κράτος. A. Einstein Πηγή:

Οι γέφυρες του ποταμού... Pregel (Konigsberg)

Παραβολή ψ=αχ 2 +βχ+γ, α 0. Η παραβολή ψ = αχ 2. Γενικά : Κάθε συνάρτηση της μορφής ψ=αχ 2 + βχ +γ, α 0 λέγεται τετραγωνική συνάρτηση.

Εκφωνήσεις και Λύσεις των Θεμάτων

Επίλυση ειδικών μορφών ΣΔΕ

{ i f i == 0 and p > 0

Αναγνώριση Προτύπων. Σήμερα! Λόγος Πιθανοφάνειας Πιθανότητα Λάθους Κόστος Ρίσκο Bayes Ελάχιστη πιθανότητα λάθους για πολλές κλάσεις

Εφαρμογές στην κίνηση Brown

Εξαναγκασμένες ταλαντώσεις, Ιδιοτιμές με πολλαπλότητα, Εκθετικά πινάκων. 9 Απριλίου 2013, Βόλος

HY 280. θεμελιακές έννοιες της επιστήμης του υπολογισμού ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Γεώργιος Φρ.

Αρτιες και περιττές συναρτήσεις

Αρτιες και περιττές συναρτήσεις

Εστω X σύνολο και A μια σ-άλγεβρα στο X. Ονομάζουμε το ζεύγος (X, A) μετρήσιμο χώρο.

Γενικό Λύκειο Μαραθοκάμπου Σάμου. Άλγεβρα Β λυκείου. 13 Οκτώβρη 2016

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ

Ο Ισχυρός Νόμος των Μεγάλων Αριθμών

Η εξίσωση Black-Scholes

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ ΜΑΘΗΜΑ: ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Έννοια. Η αποδοχή της κληρονομίας αποτελεί δικαίωμα του κληρονόμου, άρα δεν

ΣΤΟ ΙΑΤΡΕΙΟ. Με την πιστοποίηση του αποκτά πρόσβαση στο περιβάλλον του ιατρού που παρέχει η εφαρμογή.

ΜΙΚΡΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ Η ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΙΚΗ ΑΠΟΦΑΣΗ. Άσκηση με θέμα τη μεγιστοποίηση της χρησιμότητας του καταναλωτή

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

Αναλυτικές ιδιότητες

Η Θεωρια Αριθμων στην Εκπαιδευση

Ευρωπαϊκά παράγωγα Ευρωπαϊκά δικαιώματα

602. Συναρτησιακή Ανάλυση. Υποδείξεις για τις Ασκήσεις

Παντού σε αυτό το κεφάλαιο, αν δεν αναφέρεται κάτι διαφορετικό, δουλεύουμε σε ένα χώρο πιθανότητας (Ω, F, P) και η G F είναι μια σ-άλγεβρα.

"Η απεραντοσύνη του σύμπαντος εξάπτει τη φαντασία μου. Υπάρχει ένα τεράστιο σχέδιο, μέρος του οποίου ήμουν κι εγώ".

Επιχειρησιακή Ερευνα Ι

Ο τύπος του Itô. f (s) ds (12.1) f (g(s)) dg(s). (12.2) t f (B s ) db s + 1 2

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

21/11/2005 Διακριτά Μαθηματικά. Γραφήματα ΒΑΣΙΚΗ ΟΡΟΛΟΓΙΑ : ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ ΚΑΙ ΚΥΚΛΟΙ Δ Ι. Γεώργιος Βούρος Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ. ΘΕΜΑ 1ο

Martingales. 3.1 Ορισμός και παραδείγματα

17 Μαρτίου 2013, Βόλος

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

Ανελίξεις σε συνεχή χρόνο

Σχέσεις και ιδιότητές τους

Εισαγωγή στη Μιγαδική Ανάλυση. (Πρώτη Ολοκληρωμένη Γραφή)

Διανυσματικές Συναρτήσεις

Δ Ι Α Κ Ρ Ι Τ Α Μ Α Θ Η Μ Α Τ Ι Κ Α. 1η σειρά ασκήσεων

Εκφωνήσεις και Λύσεις των Θεμάτων

ΣΥΝΟΛΑ (προσέξτε τα κοινά χαρακτηριστικά των παρακάτω προτάσεων) Οι άνθρωποι που σπουδάζουν ΤΠ&ΕΣ και βρίσκονται στην αίθουσα

ΣΤΟ ΦΑΡΜΑΚΕΙΟ. Με την πιστοποίηση του έχει πρόσβαση στο περιβάλλον του φαρμακείου που παρέχει η εφαρμογή.

Ανεξαρτησία Ανεξαρτησία για οικογένειες συνόλων και τυχαίες μεταβλητές

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΚΟΛΛΙΝΤΖΑ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

Κεφάλαιο Η εκθετική κατανομή. Η πυκνότητα πιθανότητας της εκθετικής κατανομής δίδεται από την σχέση (1.1) f(x) = 0 αν x < 0.

Μεγάλες αποκλίσεις* 17.1 Η έννοια της μεγάλης απόκλισης

Μεγάλες αποκλίσεις* 17.1 Η έννοια της μεγάλης απόκλισης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Εαρινό Εξάμηνο

α 0. α ν x ν +α ν 1 x ν α 1 x+α 0 α ν x ν,α ν 1 x ν 1,...,α 1 x,α 0, ...,α 1,α 0,

Εξέταση Ηλεκτρομαγνητισμού Ι 2 Φεβρουαρίου 2018

Μαθηματικά Πληροφορικής

Χαρακτηριστικές συναρτήσεις

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ: ΓΕΝΙΚΟ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ ΔΙΚΑΣΤΩΝ

Μονάδες α. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον παρακάτω πίνακα σωστά συµπληρωµένο.

Συναρτήσεις. Σημερινό μάθημα

1. Εστω ότι A, B, C είναι γενικοί 2 2 πίνακες, δηλαδή, a 21 a, και ανάλογα για τους B, C. Υπολογίστε τους πίνακες (A B) C και A (B C) και

Ταξινόμηση των μοντέλων διασποράς ατμοσφαιρικών ρύπων βασισμένη σε μαθηματικά κριτήρια.

(7 ο ) ΔΙΑΙΡΕΙ & ΒΑΣΙΛΕΥΕ Ι: «ταξινόμηση» (8 ο ) ΔΙΑΙΡΕΙ & ΒΑΣΙΛΕΥΕ ΙΙ: «κυρτό περίβλημα»

Αναγνώριση Προτύπων. Σημερινό Μάθημα

ΑΣΕΠ 2000 ΑΣΕΠ 2000 Εμπορική Τράπεζα 1983 Υπουργείο Κοιν. Υπηρ. 1983

(3 ο ) Εξαντλητική αναζήτηση I: μεταθέσεις & υποσύνολα (4 o ) Εξαντλητική αναζήτηση II: συνδυασμοί, διατάξεις & διαμερίσεις

Προτεινόμενα θέματα στο μάθημα. Αρχές Οικονομικής Θεωρίας ΟΜΑΔΑ Α. Στις προτάσεις από Α.1. μέχρι και Α10 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της

Φυσική Β Λυκείου Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Παναγόπουλος Γιώργος Φυσικός

ΚΛΑΔΟΣ: ΠΕ11 ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ. H λογική ασχολείται με δύο έννοιες, την αλήθεια και την απόδειξη. Oι έννοιες αυτές έχουν γίνει

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ. Πρώτη Γραπτή Εργασία. Εισαγωγή στους υπολογιστές Μαθηματικά

Γραμμική Ανεξαρτησία. Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Τηλεπικοινωνιών και ικτύων Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. 17 Μαρτίου 2013, Βόλος

( ιμερείς) ΙΜΕΛΕΙΣ ΣΧΕΣΕΙΣ Α Β «απεικονίσεις»

Στοχαστικές διαφορικές εξισώσεις

Κατασκευή της κίνησης Brown και απλές ιδιότητες

ΘΕΜΑ 1ο Α. α) Δίνεται η συνάρτηση F(x)=f(x)+g(x). Αν οι συναρτήσεις f, g είναι παραγωγίσιμες, να αποδείξετε ότι: F (x)=f (x)+g (x).

G περιέχει τουλάχιστον μία ακμή στο S. spanning tree στο γράφημα G.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟN ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟN ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΟ

Εισαγωγικές Διαλέξεις στην Θεωρία των Αλυσίδων Markov και των Στοχαστικών Ανελίξεων. Οικονομικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

τους στην Κρυπτογραφία και τα

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Επίλυση δικτύων διανομής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Εαρινό Εξάμηνο

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΗΣ ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΣΚΕ ΑΣΗ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ

Μεγάλες αποκλίσεις* 17.1 Η έννοια της μεγάλης απόκλισης

ΜΑΘΗΜΑ: ΕΜΠΟΡΙΚΟ ΔΙΚΑΙΟ

ΘΕΜΑ: Aποτελεσματικότητα της νομισματικής και δημοσιονομικής πολιτικής σε μια ανοικτή οικονομία

Π. ΚΡΗΤΗΣ, ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΗΥ 380, «ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ & ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ» Φ 01: ΕΞΑΝΤΛΗΤΙΚΗ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ

Συναρτήσεις & Κλάσεις

Αλγόριθμοι & Βελτιστοποίηση

ΑΡΧΑΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΑ 2014 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ ΚΕΙΜΕΝΟ. Πέµπτη 19 Νοεµβρίου Αγαπητή Κίττυ,

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Εαρινό Εξάμηνο

Transcript:

A A N A B P Y T A Άρθρο στους Μιγαδικούς Αριθμούς 9 5 0 Η ανισότητα α β α±β α + β με α, β C και η χρήση της στην εύρεση ακροτάτων. Δρ. Νίκος Σωτηρόπουλος, Μαθηματικός Εισαγωγή Το άρθρο αυτό γράφεται με αφορμή τα θέματα των τελευταίων ετών στις πανελλαδικές εξετάσεις, στα οποία ζητούνται μεταξύ των άλλων η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή του μέτρου της διαφοράς δύο μιγαδικών αριθμών. Επισημαίνεται ότι η ελάχιστη τιμή Ε και η μέγιστη τιμή Μ μιας παράστασης με μιγαδικούς αν υπάρχουν που περιέχει μέτρα, δεν εξασφαλίζεται από τη χρήση και μόνο της βασικής ανισότητας α β α±β α + β (), αλλά πρέπει να γίνει επαλήθευση, αν δηλαδή η παράσταση μπορεί πράγματι να πάρει τις ακραίες αυτές τιμές (εκτός και αν γίνει χρήση βασικών γεωμετρικών προτάσεων και, συγκεκριμένα, ορισμένων γνωστών γεωμετρικών ανισοτήτων). Φαίνεται όμως ότι η λεπτή αυτή επισήμανση δε γίνεται αρκούντως αντιληπτή από τους μαθητές, με αποτέλεσμα στη διόρθωση των γραπτών να χάνονται μερικές πολύτιμες, έστω και λίγες, μονάδες. Γενικές επισημάνσεις Γενικά, αν οι εικόνες των μιγαδικών α, β κινούνται πάνω σε καθορισμένες γραμμές ή ικανοποιούν κάποιους περιορισμούς, τότε μια παράσταση f(α, β) που έχει μιγαδικές μεταβλητές α, β και τιμές πραγματικές ενδέχεται να λαμβάνει δύο ακρότατες τιμές, πιθανόν όμως να λαμβάνει μόνο μέγιστο ή μόνο ελάχιστο ή ακόμα η παράσταση αυτή μπορεί να μην έχει ούτε ελάχιστο, ούτε μέγιστο, αν και μπορεί να είναι φραγμένη. Αυτό που τονίζεται με το παρόν άρθρο είναι το γεγονός ότι η χρήση της ανισότητας α β α±β α + β μας βοηθάει από τη μια να βρούμε φράγματα αν υπάρχουν για την παράσταση f(α, β), αλλά δεν μας εξασφαλίζει την ύπαρξη ακροτάτων, δηλαδή ελαχίστου ή μεγίστου, με την προϋπόθεση βέβαια ότι υπάρχουν τέτοιες τιμές. Έτσι, γενικότερα, αν καταλήξουμε σε ένα συμπέρασμα της μορφής Ε f(α, β, γ,,) Μ έχοντας χρησιμοποιήσει τη βασική ανισότητα (), δεν μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι το μέγιστο της παράστασης αυτής είναι το Μ και το ελάχιστο είναι το Ε. Για να καταλήξουμε με βεβαιότητα σε αυτό

το συμπέρασμα, πρέπει απαραίτητα να βρούμε τιμές για τις μεταβλητές α, β,, που να ικανοποιούν μεν τους αντίστοιχους περιορισμούς (συνθήκες), αλλά συγχρόνως η παράσταση f να δίνει στην () τη μια φορά την τιμή Μ και την άλλη την τιμή Ε. Πρέπει ωστόσο να επισημανθεί από την αρχή ότι σε μερικές περιπτώσεις η ανισότητα () μας οδηγεί όντως στις ακρότατες τιμές (ελάχιστο ή μέγιστο) και το μόνο που απομένει είναι η επαλήθευση. Σε πολλές όμως περιπτώσεις, που είναι και οι πιο ενδιαφέρουσες, οι τιμές Ε και Μ δεν είναι το ελάχιστο ή το μέγιστο αντίστοιχα, αλλά είναι τελείως παραπλανητικές. Έτσι, η εύρεση του ελάχιστου ή του μέγιστου πρέπει να γίνει είτε γεωμετρικά είτε με άλλον αλγεβρικό τρόπο. Αλλά και η γεωμετρική (εποπτική μεν αλλά θεωρητικά κατοχυρωμένη) προσέγγιση μπορεί καμιά φορά να μας οδηγήσει σε πλάνη, κυρίως όταν οι μεταβλητές της παράστασης βρίσκονται σε αλληλεξάρτηση. Ως εκ τούτου φαίνεται ότι η επαλήθευση, όπου αυτή δεν είναι ιδιαίτερα δυσχερής, είναι η ασφαλέστερη μέθοδος για τον εντοπισμό των ακρότατων τιμών μιας παράστασης με μιγαδικές μεταβλητές και μέτρα, πριν καταλήξουμε στη διατύπωση του τελικού συμπεράσματος. Για να δειχτεί αυτή η αναγκαιότητα, θα χρησιμοποιήσουμε τα παρακάτω παραδείγματα. Παράδειγμα ο Αν ο αριθμός είναι μιγαδικός και ισχύει 4i, να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή του. (Αυτή είναι η πιο απλή περίπτωση που μπορούμε να συναντήσουμε). Λύση: Σύμφωνα με τη ανισότητα α β α±β α + β έχουμε : Οπότε 4i 4i 4i, 5 5 8. Φαίνεται λοιπόν ότι η μέγιστη τιμή του είναι το 8, αλλά πώς μπορούμε να είμαστε σίγουροι για αυτό; Ένας τρόπος είναι να ψάξουμε να βρούμε έναν αριθμό που να ικανοποιεί τη σχέση 4i και συγχρόνως να είναι =8. Ο καλύτερος όμως τρόπος είναι προσφύγουμε στη γεωμετρική μέθοδο και να χαράξουμε το σχήμα, βασιζόμενοι σε γνωστές γεωμετρικές προτάσεις. Η εικόνα του κινείται σε κύκλο με κέντρο το σημείο Κ(, 4) και ακτίνα ρ =. Εύκολα βλέπουμε ότι το πιο απομακρυσμένο σημείο του κύκλου από την αρχή Ο βρίσκεται στην ευθεία ΟΚ και απέχει από το Ο απόσταση d = ΟΚ + ρ = 5 + = 8.

Επομένως, η μέγιστη τιμή για το είναι ίση με 8. Επίσης, από την ίδια ανισότητα παίρνουμε 4i 4i 4i οπότε: 4i 5 Και εδώ φαίνεται ότι η ελάχιστη τιμή του είναι το, αλλά η απόδειξη δεν είναι επαρκής. Ή πρέπει να βρούμε μιγαδικό, που να επαληθεύει τη σχέση 4i και συγχρόνως να είναι ή να χρησιμοποιήσουμε, όπως και πριν, το σχήμα και να διαπιστώσουμε ότι πράγματι η ελάχιστη τιμή για το είναι d= OK ρ = 5 =. Επομένως, η ελάχιστη τιμή για το είναι ίση με. Σχόλιο Όπως φάνηκε στην άσκηση αυτή, η ανισότητα οδήγησε στην ελάχιστη και μέγιστη τιμή, αλλά χρειάστηκε επαλήθευση είτε αλγεβρική είτε γεωμετρική, κάτι που πάντα είναι απαραίτητο. Επισημαίνεται ότι ακόμα και στη γεωμετρική προσέγγιση πρέπει να βασιστούμε σε γεωμετρικές προτάσεις και όχι απλά μόνο στην εποπτεία. Στην επόμενη άσκηση θα δούμε ότι η ανισότητα δεν οδηγεί στην ελάχιστη ή τη μέγιστη τιμή και τα αποτελέσματα είναι τελείως παραπλανητικά. Παράδειγμα ο Δίνονται οι μιγαδικοί αριθμοί με 4i και η παράσταση A ( ) 4i α) Να περιγράψετε γεωμετρικά το σύνολο των εικόνων των μιγαδικών που ικανοποιούν τη δοσμένη σχέση. β) Τι εκφράζει γεωμετρικά η παράσταση Α( ); γ) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης A( ). Υπόδειξη Λύση: α) Είναι ο κυκλικός δίσκος με κέντρο Κ(, 4) και ακτίνα ρ = β) Την απόσταση της εικόνας του από το σημείο Λ(, 4) γ) Γεωμετρικά φαίνεται ότι ΟΚ + ρ = 5 + = 7 Άρα A ( ) 4i 4i 7 5 Ωστόσο η τιμή δεν είναι η μέγιστη, κάτι που δείχνει η γεωμετρική λύση της άσκησης. H μέγιστη τιμή είναι 0. Μπορούμε να γράψουμε: A ( ) 4 i ( 4 i) 8i 4i 8i 8 0 Βλέπουμε τώρα ότι η μέγιστη τιμή που δίνει η προηγούμενη σχέση είναι η σωστή, αν και χρησιμοποιήσαμε την ίδια ανισότητα (την ()).

Απάντηση : ma A() = 0 και min A() = 6 Παράδειγμα ο Δίνονται οι μιγαδικοί αριθμοί, με 4i και 4i καθώς και η παράσταση A α) Να περιγράψετε γεωμετρικά το σύνολο των εικόνων των μιγαδικών, που ικανοποιούν τις δοσμένες σχέσεις. β) Τι εκφράζει γεωμετρικά η παράσταση A ; γ) Να αποδείξετε ότι 7, 8 και να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης A. Υπόδειξη Λύση: α) Είναι οι κυκλικοί δίσκοι (Κ, ρ) και (Λ, R) με Κ(, 4), Λ(, 4), ρ = και R = β) Την απόσταση των εικόνων των δύο μιγαδικών και που βρίσκονται ο ένας στον κύκλο Κ και ο άλλος στον κύκλο Λ. γ) Η λύση για την εύρεση της ελάχιστης και της μέγιστης τιμής είναι προτιμότερο να γίνει γεωμετρικά. Χαράζοντας τους κύκλους αυτούς βλέπουμε ότι η μέγιστη τιμή της παράστασης Α είναι Αma = ΚΛ + ρ +R = 8 + + = Ας προσέξουμε ότι η βασική ανισότητα δίνει: 4 i ( 4 i), οπότε 5 7 και 4 i ( 4 i), οπότε 5 8 Επομένως A 7 8 5 Το 5 όμως διαφέρει σημαντικά από το πραγματικό μέγιστο της παράστασης Α που είναι το. Η ελάχιστη τιμή της παράστασης Α είναι Αmin = ΚΛ ρ R = 8 =. Στο αποτέλεσμα αυτό καταλήγουμε εποπτικά γεωμετρικά, χαράσσοντας τους αντίστοιχους κυκλικούς δίσκους. 4

Παράδειγμα 4 ο Δίνονται οι μιγαδικοί, με ( i 6) i. Αν η εικόνα του ανήκει στον κύκλο κέντρου Ο(0, 0) και ακτίνας ρ = τότε: α) να αποδείξετε ότι η εικόνα του ανήκει σε ομόκεντρο κύκλο ακτίνας r = β) να υπολογίσετε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή του Λύση: (δείτε την προσομοίωση του προβλήματος με κλικ στην εικόνα δεξιά) α) Είναι 4, τότε i i i... i 6 4 6 4i i 6 β) Παρά το ότι με μια πρόχειρη γεωμετρική ερμηνεία φαίνεται ότι, ωστόσο αυτό δεν είναι σωστό, διότι: Αυτό σημαίνει ότι Σχόλιο i i 6 i i i 6 i 6 i 6 min ma Στην άσκηση αυτή τόσο η αλγεβρική προσέγγιση με την ανισότητα όσο και η γεωμετρική λύση οδηγούν σε τελείως εσφαλμένα συμπεράσματα, διότι οι μιγαδικοί, βρίσκονται σε αλληλεξάρτηση και έτσι δεν μπορούν να βρεθούν συγχρόνως στις κατάλληλες θέσεις ώστε να προκύψουν γεωμετρικά η ελάχιστη και η μέγιστη τιμή για την απόστασή τους. Πιο συγκεκριμένα, οι εικόνες των μιγαδικών αυτών βρίσκονται στην ίδια ευθεία με το Ο και έτσι ποτέ δεν μπορούν να απέχουν ή, αλλά απέχουν πάντα όσο η διαφορά των ακτίνων τους, δηλαδή. 5

Παράδειγμα 5 ο (το (α) ερώτημα είναι η άσκηση 5 σελ. 0 του σχολικού βιβλίου) Δίνονται οι μιγαδικοί, με i και. i α) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας Ν του. β) Να αποδείξετε ότι γ) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης K Λύση: (δείτε την προσομοίωση του προβλήματος με κλικ στην εικόνα δεξιά) α) Αρχικά παρατηρείστε ότι, αφού, ο ορίζεται για όλες τις τιμές του που οι εικόνες τους βρίσκονται στο μοναδιαίο κύκλο (ο παρονομαστής μηδενίζεται μόνο για i, τιμή που απορρίπτεται, διότι δεν έχει μέτρο ). Επειδή, έχουμε, οπότε: i i i, i i i που σημαίνει ότι η εικόνα Ν του γράφει τον μοναδιαίο κύκλο, δηλ C: β) Είναι γ) Είναι. ΠΡΟΣΟΧΗ: για να έχουμε ισότητα πρέπει οι, να είναι αντίθετοι, δηλαδή πρέπει. Η εξίσωση όμως αυτή είναι αδύνατη (υπάρχουν μιγαδικοί που την επαληθεύουν αλλά απορρίπτονται, διότι δεν έχουν μέτρο ), οπότε το μέγιστο δεν είναι το. Στην πιθανή μέγιστη τιμή μπορούμε να φτάσουμε επίσης παρατηρώντας ότι οι γεωμετρικοί τόποι των εικόνων Μ, Ν των, αντίστοιχα ταυτίζονται και μάλιστα είναι οι μοναδιαίοι κύκλοι. Η μέγιστη λοιπόν τιμή του K θα περίμενε κανείς να είναι το μήκος μιας διαμέτρου, δηλαδή το. Τα συμπεράσματα 6

όμως αυτά είναι παραπλανητικά, διότι, όπως έχουμε ξαναπεί, υπάρχει αλληλεξάρτηση στα σημεία Μ, Ν και δεν μπορούν να βρεθούν σε αντιδιαμετρικές θέσεις. Για την ελάχιστη τιμή θα πρέπει να υπάρχουν, τέτοιοι ώστε (*) i... i i οπότε (**) και 0 0 ή 0 για για (**) 0 που είναι αδύνατη. έχουμε 0 (**) οπότε οι μιγαδικοί που ικανοποιούν την ζητούμενη συνθήκη είναι οι: 0 i και 0 i. Η εύρεση των, μπορεί να γίνει ευκολότερα. Η προηγούμενη σχέση (*) δίνει i i. Την μέγιστη τιμή πρέπει επομένως να την αναζητήσουμε με άλλον τρόπο (με τη βοήθεια της ανάλυσης). i i( ) Είναι λοιπόν K. Θέτουμε i, οπότε μετά i i i την αντικατάσταση, την εφαρμογή του ορισμού του μέτρου και την εκτέλεση των πράξεων παίρνουμε: ( ) 4 K, i ( ) 5 4 Με τη βοήθεια των παραγώγων βρίσκουμε ότι η συνάρτηση ( 5 ) 4( )( ) f( ) με [,] έχει παράγωγο f ( ) 5 4 (5 4 ) (5 4 ) Για [,] έχει ελάχιστη τιμή 0 (για ) δηλ. f( ) 0 f() και μέγιστη τιμή για την f. Επομένως η παράσταση 4 K f( ) 5 4, έχει ελάχιστη τιμή 0 και μέγιστη τιμή το. 7

Την ελάχιστη τιμή την έχουμε για i, διότι για η σχέση δίνει 0 (τις ίδιες προφανώς τιμές που βρέθηκαν προηγουμένως χωρίς τη χρήση της ανάλυσης). Τη μέγιστη τιμή την έχουμε για παίρνουμε. Έτσι έχουμε τις τιμές i, i. και με τη βοήθεια της σχέσης i, i και Παράδειγμα 6 ο Δίνονται οι μιγαδικοί, με i και. i α) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας Ν του. β) Να αποδείξετε ότι γ) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης K Λύση: (δείτε την προσομοίωση του προβλήματος με κλικ στην εικόνα δεξιά) α) Αρχικά παρατηρείστε ότι, αφού, ο ορίζεται για όλες τις τιμές του που οι εικόνες τους βρίσκονται στο μοναδιαίο κύκλο (ο παρονομαστής μηδενίζεται μόνο για i, τιμή που απορρίπτεται, διότι δεν έχει μέτρο ). Επειδή, έχουμε, οπότε: i i i, i i i που σημαίνει ότι η εικόνα Ν του γράφει τον μοναδιαίο κύκλο, δηλ C: β) Είναι 8

γ) Είναι. ΠΡΟΣΟΧΗ: για να έχουμε ισότητα πρέπει οι, να είναι αντίθετοι, δηλαδή πρέπει. Η εξίσωση όμως αυτή είναι αδύνατη (υπάρχουν μιγαδικοί που την επαληθεύουν αλλά απορρίπτονται, διότι δεν έχουν μέτρο ), οπότε το μέγιστο δεν είναι το. Στην πιθανή μέγιστη τιμή μπορούμε να φτάσουμε επίσης παρατηρώντας ότι οι γεωμετρικοί τόποι των εικόνων Μ, Ν των, αντίστοιχα ταυτίζονται και μάλιστα είναι οι μοναδιαίοι κύκλοι. Η μέγιστη λοιπόν τιμή του K θα περίμενε κανείς να είναι το μήκος μιας διαμέτρου, δηλαδή το. Τα συμπεράσματα όμως αυτά είναι παραπλανητικά διότι, όπως έχουμε ξαναπεί, υπάρχει αλληλεξάρτηση στα σημεία Μ, Ν και δεν μπορούν να βρεθούν σε αντιδιαμετρικές θέσεις. Για την ελάχιστη τιμή θα πρέπει να υπάρχουν, τέτοιοι ώστε i i i... οπότε (*) και 0 0 ή 0 για για (*) 0 που είναι αδύνατη. έχουμε 0 (*) οπότε οι μιγαδικοί που ικανοποιούν την ζητούμενη συνθήκη είναι οι: 0 i και 0 i. (ή ποιο εύκολα i i ) Την μέγιστη τιμή πρέπει επομένως να την αναζητήσουμε με άλλον τρόπο. i i( ) Είναι λοιπόν K. Θέτουμε i, οπότε μετά i i i την αντικατάσταση, την εφαρμογή του ορισμού του μέτρου και την εκτέλεση των πράξεων παίρνουμε: ( ) 4 K, i ( ) 0 6 Με τη βοήθεια των παραγώγων βρίσκουμε ότι η συνάρτηση 9

( )( ) 0 f( ) με [,] έχει παράγωγο f ( ) 0 6 (5 ) (5 ) Για [,] έχει ελάχιστη τιμή 0 (για ) δηλ. f( ) 0 f() και μέγιστη τιμή για την f. Επομένως η παράσταση 9 K f( ) 0 6, έχει ελάχιστη τιμή 0 και μέγιστη τιμή το /. Την ελάχιστη τιμή την έχουμε για i, διότι για, η σχέση δίνει 0 (τις ίδιες προφανώς τιμές που βρέθηκαν προηγουμένως χωρίς τη χρήση της ανάλυσης). Τη μέγιστη τιμή την έχουμε για και με τη βοήθεια της σχέσης παίρνουμε. Έτσι έχουμε τις τιμές i, i. i, i και 0

Παράδειγμα 7 ο (προσοχή σε αυτό το παράδειγμα μπορούμε να βρούμε το μέγιστο χωρίς τη βοήθεια της ανάλυσης) Δίνονται οι μιγαδικοί, με i και. i α) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας Ν του. β) Να αποδείξετε ότι γ) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης K Λύση: (δείτε την προσομοίωση του προβλήματος με κλικ στην εικόνα δεξιά) α) Αρχικά παρατηρείστε ότι, αφού, ο ορίζεται για όλες τις τιμές του που οι εικόνες τους βρίσκονται στο μοναδιαίο κύκλο (ο παρονομαστής μηδενίζεται μόνο για απορρίπτεται, διότι δεν έχει μέτρο ). i, τιμή που Επειδή, έχουμε, οπότε: i i i, i i i που σημαίνει ότι η εικόνα Ν του γράφει τον μοναδιαίο κύκλο, δηλ C: β) Είναι γ) Είναι. ΠΡΟΣΟΧΗ: για να έχουμε ισότητα πρέπει οι, να είναι αντίθετοι, δηλαδή πρέπει. Στο παράδειγμα αυτό η ισότητα ικανοποιείται και παρότι υπάρχει η αλληλεξάρτηση μεταξύ των μιγαδικών, αυτοί μπορούν να βρεθούν σε αντιδιαμετρική θέση!!! Οπότε μπορούμε να βρούμε τους αντίστοιχους

μιγαδικούς και έτσι να αποδείξουμε ότι υπάρχει το μέγιστο της παράστασης K (χωρίς τη βοήθεια της ανάλυσης) Έτσι έχουμε i i i... 0, η οποία έχει λύσεις i και i και λόγω της δοθείσας σχέσης (δέσμευσης) βρίσκουμε αντίστοιχα τους iκαι i, οι οποίοι είναι δεκτοί, αφού. Για την ελάχιστη τιμή θα πρέπει να υπάρχουν, τέτοιοι, ώστε, οπότε i i... i i δηλαδή οι μιγαδικοί που ικανοποιούν τη ζητούμενη συνθήκη είναι οι: 0 i και 0 i. Αν τώρα αναζητήσουμε τη μέγιστη και την ελάχιστη τιμή με τη βοήθεια της ανάλυσης καταλήγουμε προφανώς στα ίδια αποτελέσματα. i i( ) Είναι λοιπόν K. Θέτουμε i, οπότε i i i μετά την αντικατάσταση, την εφαρμογή του ορισμού του μέτρου και την εκτέλεση των πράξεων παίρνουμε: ( ) 4 K 4, i ( ) 4 5 4 Με τη βοήθεια των παραγώγων βρίσκουμε ότι η συνάρτηση 4 0 4 4( )( ) f( ) με [,] έχει παράγωγο f ( ) 5 4 (5 4 ) (5 4 ) Για [,] έχει ελάχιστη τιμή 0 (για ) δηλ. f( ) 0 f() και μέγιστη τιμή για την f. Επομένως η παράσταση 4 K 4 4 f( ) 5 4, έχει ελάχιστη τιμή 0 και μέγιστη τιμή το.

Την ελάχιστη τιμή την έχουμε για i, διότι για, η σχέση δίνει 0 (τις ίδιες προφανώς τιμές που βρέθηκαν προηγουμένως χωρίς τη χρήση της ανάλυσης). Τη μέγιστη τιμή την έχουμε για παίρνουμε. Έτσι έχουμε τις τιμές και με τη βοήθεια της σχέσης i, i και i, i(τις ίδιες προφανώς τιμές που βρέθηκαν προηγουμένως χωρίς τη χρήση της ανάλυσης). Παράδειγμα 8ο Δίνονται οι μιγαδικοί, με i και. i α) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας Ν του. β) Να αποδείξετε ότι γ) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης K Υπόδειξη: α) Όπως και στο προηγούμενο παράδειγμα βρίσκουμε ότι η εικόνα του γράφει τον κύκλο C: β) Απλή εφαρμογή της βασικής ανισότητας. γ) Ελάχιστο είναι το μηδέν, αλλά δεν υπάρχει μέγιστο. Μετά τις πράξεις βρίσκουμε ότι: K... i με [,),παρατηρείστε ότι διότι πρέπει i 0 i (, ) (0,). Άρα η παράσταση Κ παίρνει μόνο τις τιμές του διαστήματος [0, ) και έτσι δεν έχει ακρότατα.

Παράδειγμα 9ο Δίνονται οι μιγαδικοί, με 4 και 4. α) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας Μ του. β) Να αποδείξετε ότι 5 γ) Να βρείτε το γεωμετρικό τόπο της εικόνας του δ) Να αποδείξετε ότι 9 ε) Να βρείτε την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή της παράστασης K Υπόδειξη: (δείτε την προσομοίωση του προβλήματος με κλικ στην εικόνα δεξιά) α) Ο κύκλος με κέντρο Ο(0, 0) και ακτίνα ρ = 4 4 4 4 4 β) Είναι 4 4 4 γ) Είναι η έλλειψη με εξίσωση 5 9 δ) Είναι 4 5 9 4 ε) Είναι... δηλαδή η ελάχιστη και η μέγιστη τιμή του είναι και όχι 0 ή 9 αντίστοιχα που δείχνει η γεωμετρική εποπτεία!!! 4