4η ανάρτηση
Transcript of 4η ανάρτηση
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
α) Γνωρίζουμε ότι
ημx x ,για κάθε x R
(με την ισότητα να ισχύει μόνο για x 0 )
Δηλαδή
ημx x ,για κάθε x 0
Οπότε για x 0έχουμε:
g x 0 ,αν x 0ημx x ,αν x 0x ημx x
x ημx , αν x 0 g x 0 , αν x 0
0
g x x ημx
β) Η g είναι γνησίως μονότονη στο R και
g 0 0 , g π π g 0 g π
Άρα η g είναι γνησίως αύξουσα στο R
γ) Το πεδίο ορισμού της f g είναι το
α)
g fA x A : g x A x : g x 0 0,R
Ο τύπος της συνάρτησης f g είναι
f g x f g x f x ημx x ημx, x 0
δ) Η g είναι αντιστρέψιμη , ως γνησίως αύξουσα , άρα ορίζεται η 1g
Επίσης η f είναι γνησίως αύξουσα στο 0, , άρα ορίζεται η 1f
Το πεδίο ορισμού της 1g είναι το σύνολο τιμών της g , δηλαδή το
x x
g lim g x , lim g x ,R R
διότι
x x x
ημxlim g x lim x ημx lim x 1 1 0
x
καθώς
ημx 1
x x , για κάθε x 0 άρα
ημx1 1
xx x , για κάθε x 0
Λύνει ο Αλέξανδρος Σαρρής
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
και
x
1lim 0
x
Οπότε από το κριτήριο παρεμβολής
x
ημxlim 0
x
Το πεδίο ορισμού της 1f είναι το σύνολο τιμών της f , δηλαδή το
xf 0, f 0 , lim f x 0,
Επίσης, θέτοντας y f x παίρνουμε 2y x x y
Άρα
1 2f x x , x 0
Οπότε το πεδίο ορισμού της 1 1g f είναι το
1 1
1 2
f gB x A : f x A x 0 : x 0,R
Το πεδίο ορισμού της 1
f g είναι το σύνολο τιμών της f g
Η συνάρτηση f g είναι γνησίως αύξουσα στο 0,
[ Πράγματι, αν 1 2
x ,x 0 με
g f
1 2 1 2 1 2 1 2x x g x g x f g x f g x f g x f g x
< <
]
Άρα ορίζεται η συνάρτηση 1
f g
Το πεδίο ορισμού της 1
f g είναι το σύνολο τιμών της f g , δηλαδή το
xf g 0, f g 0 , lim f g x 0, ,
διότι
x x x
ημxlim f g x lim x ημx lim x 1
x
x
ημxlim x 1 1 0
x
Άρα οι συναρτήσεις 1
f g , 1 1g f έχουν κοινό πεδίο ορισμού το 0,
ε) Είναι f g π π ημπ π
Άρα
1
f g π π
Επίσης
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
g π π ημπ π άρα 1g π π
Οπότε
x π x π
x π
x π
x π
1
1x π
2 2
f g x f g π x ημx πx ημx πlim
x πx g π x π
x ημx π
x π x ημx π
x ημx π
x π x ημx π
ημx1
x ημx π x π x ημx π
1 1 1,
2 π 2 π
x ημx π
π
π
x ημxlim lim
lim
lim
lim
διότι
x π x π x 0
u π xημ π xημx ημu1
x π π x ulim lim lim
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
α) Έχουμε:
g(x) 0 x ημx 0 ημx x x 0
Η g είναι συνεχής ως άθροισμα των συνεχών συναρτήσεων 1 2
g x x και g x ημx,
οπότε διατηρεί πρόσημο σε καθένα απ’τα διαστήματα ,0 και 0, .
‘Εχουμε
ΔΙΑΣΤΗΜΑ ,0 0,
ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΟΣ ΑΡΙΘΜΟΣ : 0
x -π π
0g x - π + ημ(-π) = - π < 0 π + ημπ = π > 0
ΠΡΟΣΗΜΟ ΤΗΣ g - +
β) Ισχύει
- π < π και f(-π) < g(π)
και αφού η g είναι γνησίως μονότονη στο , θα είναι γνησίως αύξουσα στο .
γ) Πρέπει
g
f
x D x
g x D x ημx 0 ημx x x 0
Οπότε
f gD 0,
Έχουμε:
f g x f g x g x . Άρα f g x x ημx, x 0
δ) Για κάθε 1 2
x , x με 1 2
x x , ισχύει: 1 2 1 2
x x f x f x .
Οπότε η f είναι γνησίως αύξουσα.
Για κάθε 1 2x , x 0, με
1 2x x , επειδή η g είναι γνησίως αύξουσα ισχύει:
f:
1 2 1 2g x g x f g x f g x , οπότε η f g είναι γνησίως αύξουσα, επομένως 1-1.
Άρα, η 1
f g ορίζεται.
Επειδή η f είναι γνησίως αύξουσα, είναι και 1-1, οπότε ορίζεται η 1f .
Ισχύει x 0 , δηλαδή η f έχει σύνολο τιμών το 0, , επομένως 1f
D 0, .
Έστω
Λύνει ο Νίκος Ελευθερίου
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
2f x y x y x y , y 0 .
Είναι 1 1 2x f y f y y . Άρα, 1 2f x x , x 0 .
Επειδή η g είναι γνησίως αύξουσα, είναι και 1-1, οπότε ορίζεται η 1g .
Επειδή η g είναι γνησίως αύξουσα και συνεχής έχει πεδίο ορισμού
x x
g lim g x , lim g x .
Έχουμε:
1 ημx 1 1 ημx 1 x 1 x ημx x 1.
Έχουμε,
x xlim x 1 lim x 1 , οπότε, σύμφωνα με το κριτήριο παρεμβολής,
παίρνουμε
xlim x ημx .
Ακόμη, έχουμε ότι:
x xlim x 1 lim x 1 , οπότε, σύμφωνα με το κριτήριο παρεμβολής, παίρνουμε
xlim x ημx .
Επομένως, η g έχει σύνολο τιμών το g , , οπότε 1gD .
Πρέπει:
1
1
f
1 2
g
x D x 0
f x D x x
Επομένως, ισχύει 1 1g f
D 0, . Αφού 1 1g fD η 1 1g f ορίζεται.
Είναι x ημx x ημx 0 , οπότε η f g έχει σύνολο τιμών το 0, , επομένως
1f g
D 0, . Άρα, παρατηρούμε ότι
1 1 1g ff g
D D 0, .
ε) Είναι f g π π ημπ π , οπότε
1
f g π π .
Ακόμη g π π ημπ π , οπότε 1g π π .
Είναι:
1
1x π x π x π
2 2
x π x π
f g x f g π f g x π x ημx πlim lim lim
x π x πx g π
x ημx π x ημx π lim lim
x π x ημx π x π x ημx π
.
Θέτουμε u x π .
Είναι: x π x π u 0 .
Οπότε, το προηγούμενο όριο με αυτή την αντικατάσταση γράφεται:
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
u 0
u ημ u πlim
u u π ημ u π π.
Όμως, ισχύει: ημ u π ημu .
Έτσι, το τελευταίο όρο γίνεται:
u 0 u 0 u 0
1
1x π
ημu ημuu1u ημu u u ulim lim lim
u π ημu πu u π ημu π u u π ημu π
u1 1 2
0 π 0 π 2 π
f g x f g π πlim
πx g π
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
α) Για κάθε x έχουμε:
g x 0 x ημx 0 ημx x
Όμως για κάθε x ισχύει: ημx x 1 . Η ισότητα ισχύει μόνο όταν x = 0.
Άρα η εξίσωση g(x) = 0 έχει μοναδική ρίζα την x = 0.
Από την (1) για κάθε xϵ(-∞,0)U(0,+∞) έχουμε:
ημx x x ημx x 2
Διακρίνουμε τις περιπτώσεις:
αν x < 0 τότε από την (2) έχουμε:
x ημx x x ημx x x ημx 0 g x 0, για κάθε x 0
αν x>0 τότε από την (2) έχουμε:
x ημx x x ημx 0 g x 0, για κάθε x 0
Επομένως για το πρόσημο της g έχουμε τον παρακάτω πίνακα
0
g x
β) Υποθέτω ότι η g είναι γνησίως φθίνουσα στο
Τότε έχουμε:
g
0 π g 0 g π 0 π ημπ 0 π, που είναι άτοπο
Άρα η g δεν είναι γνησίως φθίνουσα στο . Όμως από υπόθεση η g είναι γνησίως
μονότονη στο . Επομένως η g θα είναι γνησίως αύξουσα στο .
γ) Η συνάρτηση f g ορίζεται στο σύνολο: f g g f
D x D / g x D
Έχουμε
g
f
x D x x
g x 0 g x g 0g x D
g xx 0
x 0
Άρα f gD 0,
Για κάθε x 0, έχουμε:
Λύνει ο Στέλιος Στεργιόπουλος
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
f g x f g x f g x f x ημx f g x x ημx
δ) Μονοτονία της f:
Για κάθε 1 2x , x 0, με
1 2x x έχουμε:
1 2 1 2 1 2
x x x x (αφού η x f f, x x0<
Άρα η f έιναι γνησίως αύξουσα στο 0, , οπότε είναι και 1-1. Άρα η f αντιστρέφεται.
Μονοτονία της f g :
Για κάθε 1 2x , x 0, με
1 2x x , έχουμε
αφού η g είναι γνησίως αύξουσα ισχύει:
1 2 1 2 1 2
x x g x g x (αφού η g ) f g x f g x<
Άρα η f g είναι γνησίως αύξουσα στο 0, , οπότε είναι και 1-1.
Άρα η f g αντιστρέφεται.
Σύνολο τιμών της f g :
fog 0 0 ημ0 0
x x x x
ημx ημxlim fog x lim x ημx lim x (1 ) lim x 1
x x
Είναι:
xlim x
Κοντά στο έχουμε:
ημx 1 1 1 1
ημx ημx 1x x x xx
δηλαδή έχουμε:
ημx ημx1 1 1
x x x x x
Είναι:
x
1lim( ) 0
x και
x
1lim 0
x αφου
x x
1 1lim( ) lim 0
x x
τότε από κριτήριο παρεμβολής έχουμε ότι και
x
ημxlim 0
x
Άρα
x
ημxlim 1 1 0 1
x
επομένως:
xlim f g x 1
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
Η fog είναι συνεχής στο 0, ως σύνθεση της συνεχούς συνάρτησης g με την συνεχή
συνάρτηση f. Η g είναι συνεχής στο ως διαφορά των συνεχών συναρτήσεων x και ημx.
Η συνάρτηση x είναι συνεχής ως πολυωνυμική. Επίσης η συνάρτηση fog είναι γνησίως
αύξουσα στο 0, . Επομένως το σύνολο τιμών της f g είναι το διάστημα:
Α
x f g 0 , lim f g x 0,
όμως το πεδίο ορισμού της 1
f g είναι το σύνολο τιμών της f g .
Άρα
1
f gD A 0,
Από β) ερώτημα έχουμε ότι η g είναι γνησίως αύξουσα στο , άρα είναι και 1-1.
Επομένως η g αντιστρέφεται.
Σύνολο τιμών της g:
x x x
ημxlim g x lim x ημx lim x (1 )
x
Είναι:
xlim x
Κοντά στο έχουμε:
ημx 1 1 1 1
ημx ημx 1x x x xx
δηλαδή έχουμε:
ημx ημx1 1 1
x x x x x
Είναι:
x x
1 1lim lim( ) 0
x x, οπότε από κριτήριο παρεμβολής έχουμε ότι και
x
ημxlim 0
x
Άρα,
x
ημxlim(1 ) 1 0 1
x
οπότε,
xlim g x 1
x x x
ημxlim g x lim(x ημx) lim x (1 ) 1 0
x
Η g είναι συνεχής και γνησίως αύξουσα στο , άρα το σύνολο τιμών της είναι το
διάστημα:
Β
x xlim g x , lim g x ,
Όμως το πεδίο ορισμού της g-1 είναι το σύνολο τιμών της g. Άρα Dg-1= Β =
Σύνολο τιμών της f:
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
f 0 0 0
x xlim f x lim x
Η f είναι συνεχής και γνησίως αύξουσα στο 0, , άρα το σύνολο τιμών της είναι το
διάστημα:
Γ
xf 0 , lim f x 0,
όμως το πεδίο ορισμού της f-1 είναι το σύνολο τιμών της f. Άρα Df-1= Γ = 0,
Η συνάρτηση 1 1g f ορίζεται στο σύνολο:
1 1 1 1
1
g f f gf/D x D x D
Για να βρω την αντίστροφη της f θέτω f(x) = y και λύνω ως προς x.
Έχουμε:
y 0 2
2 2f x y x y x y x y
Άρα
1 2 1 2f y y , y 0 ή f x x , x 0
Έχουμε:
1
11 1 2
x 0x Df x 0x 0
f xf x Dg x , πουι σχύει
Άρα 1 1g f
D 0,
Επομένως
1 1 1g ff g
D D 0,
ε) Είναι:
1
f g π π ημπ f g π π f g π π
Επίσης:
1g π π ημπ g π π g π π
Άρα:
1
1x π x π x π
f g x f g π f g x π x ημx πlim lim lim
x π x πx g π
x π
x ημx π x ημx πlim
x π x ημx π
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
x π
x π
x ημx πlim
x π x ημx π
ημxx πlim[ ]
x π x ημx π x π x ημx π
x π
ημx1 1lim
x πx ημx π x ημx π
x π
1 1 1lim
x ημx π π ημπ π 2 π
x π x π x π
ημ π x ημ π xημxlim lim lim
x π x π π x
Θέτω u π x, τότε
x π x πlimu lim π x π π 0 , άρα όταν x π τότε u 0
οπότε:
x π u 0
ημ π x ημulim lim 1
uπ x
Άρα και
x π
ημxlim 1
x π
Επομένως:
1
1x π
f g x fog π 1 1 2 1lim 1
x g π 2 π 2 π 2 π π
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
α) Ισχύει ημx x στο με την ισότητα μόνο στο 0.
Άρα με x 0είναι x ημx x .
Αν x 0 έχω x ημx x x ημx 0 g(x) 0 .
Αν x 0 έχω x ημx x x ημx 0 g(x) 0 και g(0) 0 .
β) i) Επειδή π
02
και π π
g( ) 1 0 g(0) g2 2
στο .
ii)
(1)
f g (2)D x / x ημx 0 0,
Για κάθε x 0 είναι
f g (x) x ημx .
iii) Eύκολα δείχνω ότι f στο 0, άρα 1-1 με σύνολο τιμών το 0, δηλαδή ορίζεται η
1f με πεδίο ορισμού το 0, και τύπο 1 2f (x) x .
(Η εξίσωση y x έχει για κάθε y 0 μοναδική λύση 2x y ).
Αν 1 2
x ,x με 1 2
x x θα ισχύει
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2 2 1
x x x x x xημχ ημx 2 ημ συν 2 x x x x
2 2 2
Επειδή
1 2
x xσυν 1
2 και ημx x στο * .
Άρα
1 2 1 2
x x ημx ημx 1 1 2 2 1 2
x ημx x ημx g x g(x ) .
Άρα η g στο δηλαδή 1-1 και αντιστρέφεται.
Επίσης ισχύει
χ χ
ημxlim x ημx lim x 1
x
Αφού
χ
ημxlim 0
xκαθώς
ημχ 1
x xγια x 0
ημx1 1
x x xκαι
χ
1lim( ) 0
χ.
Όμοια
xlim(x ημx) .
Άρα το σύνολο τιμών της g καθώς και το πεδίο ορισμού της 1g είναι το .
Λύνει ο Κώστας Δεββές
___________________________________________________________________________ 4η ΑΣΚΗΣΗ η άσκηση της ημέρας από το http://lisari.blogspot.gr σχ. έτος 2016-΄17
Η f g είναι στο 0, ως σύνθεση 2 γνήσια αυξουσών, με σύνολο τιμών το 0, αφού
είναι
xlim f g (x) και f g (0) 0 .
Άρα
1f g
D 0, .
Επίσης
1 1
2
g fD x 0, / x 0, .
iv) H g είναι 1-1 και g(π) π άρα 1g (π) π . Όμοια η f g 1-1 και f(g(π)) π άρα
1
f g ( π) π .
Το ζητούμενο όριο γράφεται
x π x π x π
f(g(x)) π f(g(x)) f(g(π)) f(g(x)) f(g(π)) g(x) g(π)lim lim lim( )
χ π x π g(x) g(π) x π
Η g είναι παρ/μη στο π άρα
χ π
g(χ) g(π)lim g (π) 2
χ πκαι θέτοντας u g(χ)(g συνεχής στο π)
έχω
χ π u π
f(g(x)) f(g(π)) f(u) f(π) 1lim lim f (π)
g(x) g(π) u π 2 π
αφού f παρ/μη στο π.
Άρα το ζητούμενο όριο ισούται με 1 π
ππ.