2.5. KLASIKINĖS TOLYDŽIŲ FUNKCIJŲ TEOREMOS

Σχετικά έγγραφα
Matematika 1 4 dalis

Elektronų ir skylučių statistika puslaidininkiuose

Dviejų kintamųjų funkcijos dalinės išvestinės

Matematinės analizės konspektai

Specialieji analizės skyriai

X galioja nelygyb f ( x1) f ( x2)

Matematinės analizės egzamino klausimai MIF 1 kursas, Bioinformatika, 1 semestras,

2.6. IŠVESTINĖ, DIFERENCIJAVIMAS

Specialieji analizės skyriai

Vilniaus universitetas. Edmundas Gaigalas A L G E B R O S UŽDUOTYS IR REKOMENDACIJOS

I dalis KLAUSIMŲ SU PASIRENKAMUOJU ATSAKYMU TEISINGI ATSAKYMAI

ATSITIKTINIAI PROCESAI. Alfredas Račkauskas. (paskaitų konspektas 2014[1] )

06 Geometrin e optika 1

5 paskaita. 5.1 Kompaktiškosios aibės Sąvokos

Matematika 1 3 dalis

IV. FUNKCIJOS RIBA. atvira. intervala. Apibrėžimas Sakysime, kad skaičius b yra funkcijos y = f(x) riba taške x 0, jei bet kokiam,

4 laboratorinis darbas. PARAMETRŲ ĮVERČIAI IR STATISTINĖS HIPOTEZĖS

1 Įvadas Neišspręstos problemos Dalumas Dalyba su liekana Dalumo požymiai... 3

Spalvos. Šviesa. Šviesos savybės. Grafika ir vizualizavimas. Spalvos. Grafika ir vizualizavimas, VDU, Spalvos 1

MATEMATINĖS STATISTIKOS PRADMENYS. STATISTINIŲ DUOMENŲ ANALIZĖ NAUDOJANT MS EXCEL

0.1. Bendrosios sąvokos

FUNKCIJOS. veiksmu šioje erdvėje apibrėžkime dar viena. a = {a 1,..., a n } ir b = {b 1,... b n } skaliarine sandauga

Paprastosios DIFERENCIALINĖS LYGTYS

Temos. Intervalinės statistinės eilutės sudarymas. Santykinių dažnių histogramos brėžimas. Imties skaitinių charakteristikų skaičiavimas

0.1. Bendrosios sąvokos

6. Konstrukcijų patikimumo įvertinimo metodai

Matematinė logika. 1 skyrius Propozicinės formulės. žodį, Graikiškas žodis logos (λóγoς) reiškia

VILNIAUS UNIVERSITETAS MATEMATIKOS IR INFORMATIKOS FAKULTETAS PROGRAMŲ SISTEMŲ KATEDRA. Algoritmų teorija. Paskaitų konspektas

LIETUVOS JAUNŲ J Ų MATEMATIKŲ MOKYKLA

EKONOMETRIJA 1 (Regresinė analizė)

Įžanginių paskaitų medžiaga iš knygos

MATEMATINĖ LOGIKA. Įžanginių paskaitų medžiaga iš knygos

Paprastosios DIFERENCIALINĖS LYGTYS

2.7. VIDURINIŲ REIKŠMIŲ TEOREMOS, JŲ TAIKYMAI

Cheminės kinetikos kurso KONSPEKTAS

2015 M. MATEMATIKOS VALSTYBINIO BRANDOS EGZAMINO UŽDUOTIES VERTINIMO INSTRUKCIJA Pagrindinė sesija. I dalis

VIII. FRAKTALINĖ DIMENSIJA. 8.1 Fraktalinės dimensijos samprata. Ar baigtinis Norvegijos sienos ilgis?

ELEMENTARIOJI TEORIJA

1. Individualios užduotys:

TEORIJOS PRADMENYS PROGRAMA

1 TIES ES IR PLOK TUMOS

Diskrečioji matematika

Remigijus Leipus. Ekonometrija II. remis

I.4. Laisvasis kūnų kritimas

Vilius Stakėnas. Kodavimo teorija. Paskaitu. kursas

Statistinė termodinamika. Boltzmann o pasiskirstymas

AIBĖS, FUNKCIJOS, LYGTYS

..,..,.. ! " # $ % #! & %

III. MATRICOS. DETERMINANTAI. 3.1 Matricos A = lentele žymėsime taip:

4.3. Minimalaus dengiančio medžio radimas

MONTE KARLO METODAS. Gediminas Stepanauskas IVADAS Sistemos Modeliai Modeliavimas ir Monte-Karlo metodas...

2009 m. matematikos valstybinio brandos egzamino VERTINIMO INSTRUKCIJA Pagrindinė sesija 1 6 uždavinių atsakymai

TEORIJA. RINKTINIAI MATEMATIKOS SKYRIAI (Informatikos spec., 2 srautas, magistrantūra, 1 semestras) PROGRAMA. su skaidžia savybe skaičiu

2 laboratorinis darbas. TIKIMYBINIAI MODELIAI

Modalumo logikos S4 kai kurios išsprendžiamos klasės

Algoritmai. Vytautas Kazakevičius

t. y. =. Iš čia seka, kad trikampiai BPQ ir BAC yra panašūs, o jų D 1 pav.

Πρόταση. f(x) ομοιόμορφα συνεχής στο I. δ (ɛ) > 0 : x, ξ I, x ξ < δ (ɛ, ξ) f(x) f(ξ) < ɛ. ɛ > 0, δ > 0 : ΜΗ ομοιόμορφα συνεχής.

04 Elektromagnetinės bangos

Q π (/) ^ ^ ^ Η φ. <f) c>o. ^ ο. ö ê ω Q. Ο. o 'c. _o _) o U 03. ,,, ω ^ ^ -g'^ ο 0) f ο. Ε. ιη ο Φ. ο 0) κ. ο 03.,Ο. g 2< οο"" ο φ.

DISKREČIOJI MATEMATIKA

rs r r â t át r st tíst Ó P ã t r r r â

JONAS DUMČIUS TRUMPA ISTORINĖ GRAIKŲ KALBOS GRAMATIKA

STATISTINIAI METODAI

.1. 8,5. µ, (=,, ) . Ρ( )... Ρ( ).

TIKIMYBIU TEORIJA HAMLETAS MARK AITIS MYKOLO ROMERIO UNIVERSITETAS 2010

ΣΥΓΚΛΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ: Ορισμός Cauchy

Arenijaus (Arrhenius) teorija

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΙΙ, ΣΕΜΦΕ (1/7/ 2013) y x + y.

Matematinis modeliavimas

Δp nustatymo ribos (bar) Kodas 003H6200

V skyrius ĮVAIRŪS PALŪKANŲ APSKAIČIAVIMO KLAUSIMAI

Ekonometrija. Trendas ir sezoninė laiko eilutės komponentė

eksponentinės generuojančios funkcijos 9. Grafu

1 iš 15 RIBOTO NAUDOJIMO

Statistinis ir termodinaminis tyrimo metodai

Estimation of grain boundary segregation enthalpy and its role in stable nanocrystalline alloy design

2008 m. matematikos valstybinio brandos egzamino VERTINIMO INSTRUKCIJA Pagrindinė sesija

Meren virsi Eino Leino

!"! # $ %"" & ' ( ! " # '' # $ # # " %( *++*

ΓΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΑΝ. Εικόνα 1. Φωτογραφία του γαλαξία μας (από αρχείο της NASA)

ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ Λ. ΑΙΔΗΨΟΥ ΣΧΟΛ. ΕΤΟΣ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ ΜΑΪΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ ΑΛΓΕΒΡΑ Α ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Vilniaus universitetas Matematikos ir informatikos fakultetas Informatikos katedra. Gintaras Skersys. Mokymo priemonė


EUROPOS CENTRINIS BANKAS

Analizės uždavinynas. Vytautas Kazakevičius m. lapkričio 1 d.

ITU-R P (2012/02) &' (

Su pertrūkiais dirbančių elektrinių skverbtis ir integracijos į Lietuvos elektros energetikos sistemą problemos

Paprastosios DIFERENCIALINĖS LYGTYS

Įvadas į laboratorinius darbus

dr. Juozas Gudzinskas, dr. Valdas Lukoševičius, habil. dr. Vytautas Martinaitis, dr. Edvardas Tuomas

ANALIZINĖ GEOMETRIJA III skyrius (Medžiaga virtualiajam kursui)

1 Tada teigini Ne visi šie vaikinai yra studentai galima išreikšti formule. 2 Ta pati teigini galima užrašyti ir taip. 3 Formulė U&B C reiškia, kad

HONDA. Έτος κατασκευής

d 2 y dt 2 xdy dt + d2 x

KLASIKIN E MECHANIKA

Copper-Catalyzed Oxidative Coupling of Acids with Alkanes Involving Dehydrogenation: Facile Access to Allylic Esters and Alkylalkenes

Μια άλλη ροσέγγιση του Α ειροστικού Λογισµού

Elektrotechnikos pagrindai

f (x) g(h) = 1. f(x + h) f(x) f(x)f(h) f(x) = lim f(x) (f(h) 1) = lim = lim = lim f(x)g(h) g(h) = f(x) lim = f(x) 1 = f(x)

Transcript:

.5. KLASIKINĖS TOLYDŽIŲ FUNKCIJŲ TEOREMOS 5.. Pirmoji Bolcao Koši teorema. Jei fucija f tolydi itervale [a;b], itervalo galuose įgyja priešigų želų reišmes, tai egzistuoja tos tašas cc, ( ab ; ), uriame f() c =. Berhard Placidus Joha Nepomu Bolzao, 78-848, http://www-history.mcs.st-ad.ac.u/~history/mathematicias/bolzao.html, Augusti Louis Cauchy, 789-857, http://www-history.mcs.st-ad.ac.u/~history/mathematicias/cauchy.html. Kotrapavyzdys. Tolydumo sąlyga yra esmiė. Fucija 3 f( x) = x, x [; ], (5.) ėra tolydi taše x =. Nors f() =, f() =, bet fucija joiame taše elygi uliui. Įrodymas. Jei ubrėšime grafią tolydžios fucijos, itervalo galuose įgyjačios priešigų želų reišmes, tai teoremos tvirtiimas pasidaro labai supratamas. Sayime, f( a) <, f( b) >. Pažymėime itervalą [ ab ; ] = [ a; b]. Paimime a+ b itervalo [ ab ; ] vidurio tašą, apsaičiuoime fucijos reišmę tame taše. Galimi trys atvejai: b a+ b f =. Tada c =. b a+ b f <. Tada apibrėžiame [ a; b] = ; b. b a+ b f >. Tada apibrėžiame [ a; b] = a;. Taip tęsdami procesą gausime itervalų seą [ a; b ], teiačią sąlygas b a [ a+ ; b+ ] [ a; b], b+ a+ = ; f( a ) < ; (5.) f( b ) >. (5.3) Turime susitrauiačiųjų itervalų lemos prielaidą. Todėl egzistuoja cc, [ a; b],. Be to, lim a = limb = c ir c [ a; b]. Nelygybėse (5.) ir (5.3) pereiime prie ribos. Iš fucijos tolydumo išplauia f() c = lim f( a), f() c = lim f( b ). Abi šios elygybės reišia, ad f() c =. 5.. Išvada (Bolcao Koši teorema apie tarpię reišmę). Jei fucija f yra tolydi iervale [a; b], f(a) < f(b) ir C, f( a) < C < f( b), tai egzistuoja tos cc, ( ab ; ), ad f() c = C.

Įrodymas. Tai labai paprasta. Nauja fucija gx ( ) = f( x) Cteis pirmosios Bolcao Koši teoremos sąlygas. Todėl egzistuos tos tašas cc, ( ab ; ), gc ( ) =. Tai evivaletu, ad f( c) = C. 5.3. Išvada. Jei fucija f yra tolydi itervale I, tai f( I) = { f( x), x I} yra itervalas. Įrodymas. Iš pradžių reiėtų gero itervalo apibrėžimo. Mes supratame, ad aibės [;],[ ab ; ],( ab ; ),[ ab ; ),( ;],( ; + ) ir dar itoios yra itervalai. Taip pat supratame, ad aibė A = [;] {3} ėra itervalas. Koios savybės usaytų itervalą? Ką reišia iter? Gal tarp? Tai jau ratas apibrėžimui. Aibę I, I!, vadisime itervalu, jei su bet oiais dviem tašais x, x iš aibės I bet os tarpiis tašas xx, < x< x, taip pat prilauso aibei I. Paimime bet oius du tašus y, y f( I), y < y. Tada egzistuos toie du sirtigi tašai x, x I, ad f( x) = y, f( x) = y. Sayime, ad x < x. Taiome išvadą 5.. Paimime bet oį tašą y, y < y < y. Egzistuos tos tašas x, x < x < x, ad f( x) = y. Vadiasi, y f( I) ir f( I ) - itervalas. 5.4. Teorema apie atvirštiės fucijos tolydumą. Jei fucija f itervale I yra griežtai didėjati (ar mažėjati) ir tolydi, tai itervale f( I ) egzistuoja atvirštiė fucija ir ji tolydi. Įrodymas. Iš išvados 5.3 gauame, ad aibė f( I ) yra itervalas. Taigi ievieam yy, f( I), xx, I, f( x) = y. Tos x gali atsirasti ti vieas. Jei būtų du x, f( x) = y, x, f( x) = y, x < x, tai dėl fucijos griežto didėjimo (ar mažėjimo) gautume prieštarą. Tos prisyrimas y f( I), y x, x I, ad f( x) = y, vadiamas atvirštie fucija ir žymimas f : f( I) I, x= f ( y). Abi fucijos susijusios aivaizdžiais sąryšiais xx, I, f ( f( x)) = x, (5.4) yy, f( I), f( f ( y) ) = y. (5.5) Įrodysime atvirštiės fucijos tolydumą. Paimime bet oį y iš aibės f( I ) vidaus ir pažymėime x = f ( y). Paimime bet oį εε, >, x ε I, x + ε I, taigi fisuoime tašo x aplią U = ( x ε; x + ε). Pažymėime y = f( x ε), y = f( x + ε). Dėl fucijos griežto didėjimo gauame y < y < y. Gavome tašo y aplią V = ( y; y). Aivaizdu, ad y V y < y < y f ( y) = x U. (5.6) Bet tai reišia fucijos f tolydumą taše y. 5.5. Vejerštraso pirmoji teorema. Tolydi fucija itervale [ ab ; ] yra aprėžta. Karl Theodor Wilhelm Weierstrass, 85-897, http://www-history.mcs.st-ad.ac.u/~history/mathematicias/weierstrass.html. Kotrapavyzdys. Itervalo uždarumas yra svarbi sąlyga. Nagriėime fuciją y =, x (;]. Ji yra tolydi, bet ėra aprėžta. x Įrodymas. Sayime, fucija ėra aprėžta. Tada

M, x, x [ a; b], f( x) > M. (5.7) Vietoje vieo M paimime seą { M },limm =+ (paprasčiausias atvejis M = ). Remdamiesi sąlyga (5.7), galime surasti seą { x}, x [ a; b], f( x) > M,. (5.8) Sea { x } yra aprėžta, todėl ji turi overguojatį poseį (pagal Vejerštraso teoremą), sayime { x }, lim x = c, c [ a; b]. Iš fucijos f tolydumo išplauia, ad sea { f( x )} overguoja į f() c, todėl ji turi būti aprėžta. Atra vertus, iš sąlygos (5.8) išplauia, ad lim f( x ) lim M =+, t.y. sea { f( x )} eapžrėžta. Gauta prieštara įrodo, ad prielaida (5.7) apie fucjos eaprėžtumą yra eteisiga. 5.6. Atroji Vejerštraso teorema. Tolydi fucija uždarame itervale įgyja savo didžiausią ir mažiausią reišmę. Įrodymas. Sayime, turime tolydžią fuciją f itervale [ ab. ; ] Ji yra aprėžta (Vejerštraso teorema 5.5). Tada fucijos reišmių aibė { f( x); x [ a; b]} yra aprėžta ir egzistuoja M = sup{ f( x); x [ a; b]}. Paėmę bet oį εε>,, galėsime rasti toį xx, [ ab ; ], ad M ε < f( x) M, (5.9) es saičius M ε jau ebebus fucijos reišmių aibės viršutiiu rėžiu. Paimime seą { ε},limε =, pvz.: ε =. Tada galėsime rasti seą { x}, x [ a; b], ad M ε < f( x) M,. (5.) Įrodymo pabaiga paaši aip ir astesėje teoremoje. Sea { x } yra aprėžta, todėl ji turi overguojatį poseį (pagal Vejerštraso teoremą), sayime { x },lim x = c, c [ a; b]. Dėl fucijos f tolydumo M M lim f( x ) = f( c ). (5.) M Įstatę poseį į elygybes (5.) M ε < f( x ) M ir pasiaudoję dviejų policiių pricipu, gausime lim f( x ) = M. (5.) Sulygię (5.) ir (5.), gauame teoremos tvirtiimą, ad fucija įgyja savo didžiausią reišmę, t.y. egzistuoja tos cm, cm [ a; b], ad f( cm ) = M = sup{ f( x); x [ a; b]}. (5.3) Aalogišai įrodoma, ad fucija įgyja savo mažiausiąją reišmę. Kotrapavyzdžiai. Fucijos tolydumas bei itervalo uždarumas yra esmiės teoremos sąlygos. Paagriėime fuciją f( x) = x x itervale [;) arba [;]. Aivaizdu, ad sup{ f( x), x [;)} = sup{ f( x), x [;]} =, bet fucija ieada elygi vieetui ei pirmajame, ei atrajame itervale. 3

Pastaba. Pastaroji teorema yra tipiša egzistecijos teorema. Nei jos formuluotė, ei įrodymas ieo esao, aip surasti tą argumeto reišmę, urioje fucija įgyja didžiausią reišmę. Pirmosios Bolcao Koši teoremos įrodymas be egzistecijos duoda ir metodą, aip surasti lygties f( x ) = šaį. 5.7. Fiasų matematia. Nagriėime disretų piigų srautą C = ( c, c,..., c ). Čia c - supratae aip moėjimą laio mometu, =,,...,. Toiu srautu galima aprašyti ivesticiį projetą. Tada pirmieji c, c,..., c moėjimai gali būti eigiami (ivesticijos), o liusieji c+,..., c - teigiami (grąža, pelas). Jei i laiysime palūaų orma, tai galime apsaičiuoti šio srauto dabartię vertę c c c P= c + + +... +. (5.4) + i ( + i) ( + i) Daugilis ν = (5.5) + i vadiamas disoto daugiliu. Lygties c c c c + + +... + = (5.6) + i ( + i) ( + i) arba c + cν + c ν +... + c ν = (5.7) sprediys i vadiamas piigų srauto vidiės grąžos orma (iteral rate of retur) arba peligumo orma (yield rate). Vieoio ar itoio termio vartojimas prilauso uo fiasiio otesto, tačiau matematiė jų abiejų prasmė yra ta pati. Išspredę (5.6) arba (5.7) lygtį ir suradę i, lygiame jį su palūaų orma, esačia realiajame pasaulyje, ir spredžiame apie ivesticiio projeto prasmigumą, arba lygiame jį su itu projetu (jo vidiės grąžos orma) ir spredžiame, uris iš jų yra audigesis. Pavyzdys. Surasime piigų srauto ( 5,,,,3) vidiės grąžos ormą. Apibrėžime fuciją 3 4 P( ν) = 5+ v + ν + 3ν. (5.8) Fucija P yra tolydi (poliomas), P() = 5, P() =. Pirmoji Bolcao Koši teorema teigia, ad lygtis 3 4 P( ν) = 5+ v + ν + 3ν = (5.9) itervale (;) turi sprediį. Ar vieitelį? 3 P ( ν) = ν + 6ν + ν >, ai ν >. Vadiasi, fucija P yra griežtai didėjati, ai ν >. Todėl itervale (;) lygtis (5.9) turės ti vieą šaį. Ją galima rasti Bolcao Koši itervalo dalijimo pusiau metodu, uris audojamas teoremos įrodyme. Šį metodą esuu realizuoti Microsoft Excel saičiuole. Saičiavimai pateiti letelėje. a =, b =, c = ( a + b), a = if( P( c ) >, a, c ), =,,..., (5.) b = if( P( c ) >, c, b ), =,,.... (5.) 4

Fucija if įgyja atrąją reišmę, jei pirmoji logiė sąlyga yra teisiga, ir trečiąją reišmę priešigu atveju. Letelėje stulpelių su reišmėmis Pa ( ), Pb ( ) galėtų ir ebūti, bet jie suteiia saugumo jausmą, ad saičiavimai vysta teisigai. a b c Pa ( ) Pb ( ) Pc ( )...5-5.. -4.35.5..75-4.35. -.6445.75..875 -.6445. -.36 3.875..9375 -.36. -.557 4.9375..9688 -.557..399 5.9375.9688.953 -.557.399.6 6.9375.953.9453 -.557.6 -. 7.9453.953.949 -..6.47 8.9453.949.9473 -..47.8 9.9453.9473.9463 -..8 -.4.9463.9473.9468 -.4.8.43.9463.9468.9465 -.4.43..9463.9465.9464 -.4. -. 3.9464.9465.9465 -.. -. Taigi galime laiyti, ad ν =.946. Tada iš lygybės (5.5) apsaičiuojame ν.946.54 i = = = =.57 ν.946.946 arba i = 5.7%. Tai, tiriausiai, labai edidelė vidiė grąžos orma. 5