Συνάρτηση πηλίκο

Συντονιστής: chris_gatos

Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Συνάρτηση πηλίκο

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

[Πρόβλημα πολλαπλής επιλογής]

Η συνάρτηση f δίνεται από τους τύπους \displaystyle f(x)=\frac{x^{b}-1}{x^{a}-1} για x>0, x\neq1 και f(1)=\frac{b}{a}, όπου a\neq0.

(α) Η f δεν είναι συνεχής στο 1.

(β) Η f είναι συνεχής στο 1 αλλά όχι παραγωγίσιμη στο 1.

(γ) Η f είναι παραγωγίσιμη στο 1 αλλά η f' δεν είναι συνεχής στο 1.

(δ) Η f' είναι συνεχής στο 1.

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

Καλό μήνα ... με επαναφορά!

[Στο πνεύμα του πρώτου ερωτήματος του πρώτου θέματος του ΑΣΕΠ 2009 (αν και εκείνο ήταν ανάπτυξης ενώ αυτό πολλαπλής επιλογής*).]

*ναι, είναι αλληλοαποκλειόμενα τα (α), (β), (γ), (δ)

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

Το ξαναστέλνω ... ως θέμα ανάπτυξης πλέον:

Η συνάρτηση f δίνεται από τους τύπους \displaystyle f(x)=\frac{x^{b}-1}{x^{a}-1} για x>0, x\neq1 και f(1)=\frac{b}{a}, όπου a\neq0.

Να εξεταστεί αν η παράγωγος f' είναι συνεχής στο 1.

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Άβαταρ μέλους
Μάκης Χατζόπουλος
Δημοσιεύσεις: 2456
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 4:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Μάκης Χατζόπουλος »

Γιώργο θα μου επιτρέψεις να την στείλω τμηματικά, αφού είναι μεγάλη...

Η συνάρτηση γράφεται στην μορφή: f\left( x \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {\frac{{{x^{b - 1}} + ... + 1}}{{{x^{a - 1}} + ... + 1}}} & {,0 < x \ne 1}  \\ 
   {\frac{b}{a}} & {,x = 1}  \\ 
\end{array}} \right.

Ειδική περίπτωση: Αν a = b τότε η συνάρτηση είναι η σταθερή f\left( x \right) = 1 που προφανώς είναι συνεχής η f' στο x_0 = 1

α) Εξετάζουμε ως προς την συνέχεια στο σημείο x_0=1

Έχουμε, \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} f\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{{x^{b - 1}} + ... + 1}}{{{x^{a - 1}} + ... + 1}} = \frac{{1 + ... + 1}}{{1 + ... + 1}} = \frac{b}{a} = f\left( 1 \right)

β) Εξετάζουμε την παράγωγο της f στο σημείο x_0=1

Έχουμε,

\begin{array}{l} 
 \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{f\left( x \right) - f\left( 1 \right)}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{\frac{{{x^{b - 1}} + ... + 1}}{{{x^{a - 1}} + ... + 1}} - \frac{b}{a}}}{{x - 1}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{a\left( {{x^{b - 1}} + ... + 1} \right) - b\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right)}}{{a\left( {x - 1} \right)\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right)}} \\  
  \\  
 \mathop  = \limits_{D - L}^{0/0} \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{a\left[ {\left( {b - 1} \right){x^{b - 2}} + \left( {b - 2} \right){x^{b - 3}} + ... + 1} \right] - b\left[ {\left( {a - 1} \right){x^{a - 2}} + \left( {a - 2} \right){x^{a - 3}} + ... + 1} \right]}}{{a\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right) + a\left( {x - 1} \right)\left[ {\left( {a - 1} \right){x^{a - 2}} + ... + 1} \right]}} \\  
  \\  
  = \frac{{a\left( {b - 1 + b - 2 + ... + 1} \right) - b\left( {a - 1 + a - 2 + ... + 1} \right)}}{{a\left( {1 + ... + 1} \right)}} \\  
  \\  
  = \frac{{a\frac{{b\left( {b - 1} \right)}}{2} - b\frac{{a\left( {a - 1} \right)}}{2}}}{{{a^2}}} \\  
  \\  
  = \frac{{{b^2} - ab}}{{2a}} \in R \\  
 \end{array}

άρα f'\left( 1 \right) = \frac{{{b^2} - ab}}{{2a}}

γ) Εξετάζουμε την f ' ως προς την συνέχεια στο σημείο x_0=1

Για κάθε 0 < x \ne 1 βρίσκουμε,

f'\left( x \right) = {\left( {\frac{{{x^{b - 1}} + ... + 1}}{{{x^{a - 1}} + ... + 1}}} \right)^\prime } = \frac{{\left[ {\left( {b - 1} \right){x^{b - 2}} + \left( {b - 2} \right){x^{b - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right) - \left[ {\left( {a - 1} \right){x^{a - 2}} + \left( {a - 2} \right){x^{a - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{b - 1}} + ... + 1} \right)}}{{{{\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right)}^2}}},

άρα,

f'\left( x \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} 
   {\frac{{\left[ {\left( {b - 1} \right){x^{b - 2}} + \left( {b - 2} \right){x^{b - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right) - \left[ {\left( {a - 1} \right){x^{a - 2}} + \left( {a - 2} \right){x^{a - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{b - 1}} + ... + 1} \right)}}{{{{\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right)}^2}}}} & {,0 < x \ne 1}  \\ 
   {\frac{{{b^2} - ab}}{{2a}}} & {,x = 1}  \\ 
\end{array}} \right.

οπότε
\begin{array}{l} 
 \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} f'\left( x \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to 1} \frac{{\left[ {\left( {b - 1} \right){x^{b - 2}} + \left( {b - 2} \right){x^{b - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right) - \left[ {\left( {a - 1} \right){x^{a - 2}} + \left( {a - 2} \right){x^{a - 3}} + ... + 1} \right]\left( {{x^{b - 1}} + ... + 1} \right)}}{{{{\left( {{x^{a - 1}} + ... + 1} \right)}^2}}} \\  
  \\  
  = \frac{{\frac{{b\left( {b - 1} \right)}}{2} \cdot a - \frac{{a\left( {a - 1} \right)}}{2} \cdot b}}{{{a^2}}} \\  
  \\  
  = \frac{{{b^2} - 2a}}{{2a}} = f'\left( 1 \right) \\  
 \end{array}
(1) verba volant, scripta manent = τα λόγια πετούν, τα γραπτά μένουν
Εικόνα
Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

Μάκη σωστός ως προς το αποτέλεσμα -- και σ' ευχαριστώ για την ενασχόληση -- αλλά έχω δύο ενστάσεις, με σημαντικότερη την δεύτερη:

(Ι) Δεν χρησιμοποιείς καθόλου τον κανόνα l' Hospital (που δίνει εύκολες λύσεις για όλα τα δυνατά a και b)

(ΙΙ) Έμμεσα υποθέτεις ότι οι a και b είναι φυσικοί αριθμοί (για τους οποίους και ισχύει η ταυτότητα που χρησιμοποίησες)*

Έχοντας λοιπόν κατά νου τα (Ι) και (ΙΙ) παρουσιάζω εν συντομία την δική μου προσέγγιση (όπου σ' όλα τα όρια το x τείνει στο 1):

-- Για την συνέχεια της f στο 1, lim\frac{x^{b}-1}{x^{a}-1}=lim\frac{bx^{b-1}}{ax^{a-1}}=\frac{b}{a}

-- Για την παράγωγο στο 1, lim\frac{\frac{x^{b}-1}{x^{a}-1}-\frac{b}{a}}{x-1}=lim\frac{ax^{b}-a-bx^{a}+b}{a(x-1)(x^{a}-1)}=lim\frac{abx^{b-1}-abx^{a-1}}{a(x^{a}-1)+a^{2}(x-1)x^{a-1}}=lim\frac{ab(b-1)x^{b-2}-ab(a-1)x^{a-2}}{a^{2}x^{a-1}+a^{2}x^{a-1}+a^{2}(a-1)(x-1)x^{a-2}}=\frac{b^{2}-ab}{2a}

-- Για την συνέχεια της παραγώγου στο 1, lim(\frac{x^{b}-1}{x^{a}-1})'=lim\frac{(b-a)x^{a+b-1}+ax^{a-1}-bx^{b-1}}{(x^{a}-1)^{2}}=lim\frac{(b-a)(a+b-1)x^{a+b-2}+a(a-1)x^{a-2}-b(b-1)x^{b-2}}{2a(x^{a}-1)x^{a-1}}=lim\frac{(b-a)(a+b-1)(a+b-2)x^{a+b-3}+a(a-1)(a-2)x^{a-3}-b(b-1)(b-2)x^{b-3}}{2a^{2}x^{2a-2}+2a(a-1)(x^{a}-1)x^{a-2}}=\frac{b^{2}-ab}{2a}

*φυσικά σε διαγωνισμό ΑΣΕΠ θα μπορούσαν να είχαν δοθεί οι a και b ως φυσικοί αριθμοί, ακόμη και συγκεκριμένοι μικρού μεγέθους, για να γίνει πιο βατό το πρόβλημα (ανταμείβοντας πάντως και σε μια τέτοια περίπτωση όσους χρησιμοποιήσουν l' Hospital)

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Άβαταρ μέλους
Μάκης Χατζόπουλος
Δημοσιεύσεις: 2456
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 4:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Μάκης Χατζόπουλος »

Γιώργο έχω χρησιμοποιήσει D-L δες σε κάποια βήματα. Δεν σου κρύβω ότι προσπαθούσα να το αποφύγω, αφού νιώθω ότι "κλέβω"!

Όσο αφορά την λύση σου, έτσι ακριβώς την είχα γραμμένη, δηλαδή δουλεύοντας με την αρχική συνάρτηση, απλά δίνοντας κάθε φορά τον τύπο της f, θεωρούσα ότι την έκανα πιο επίσημη και ολοκληρωμένη!

Όσο αφορά την απλοποίηση, έχεις δίκιο, όταν το έκανα το είχα κατά νου, απλά το αμέλησα μετά με την λύση που έγραψα!
(1) verba volant, scripta manent = τα λόγια πετούν, τα γραπτά μένουν
Εικόνα
Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

Μάκης Χατζόπουλος έγραψε:Γιώργο έχω χρησιμοποιήσει D-L δες σε κάποια βήματα. Δεν σου κρύβω ότι προσπαθούσα να το αποφύγω, αφού νιώθω ότι "κλέβω"!

Όσο αφορά την λύση σου, έτσι ακριβώς την είχα γραμμένη, δηλαδή δουλεύοντας με την αρχική συνάρτηση, απλά δίνοντας κάθε φορά τον τύπο της f, θεωρούσα ότι την έκανα πιο επίσημη και ολοκληρωμένη!

Όσο αφορά την απλοποίηση, έχεις δίκιο, όταν το έκανα το είχα κατά νου, απλά το αμέλησα μετά με την λύση που έγραψα!
Εντάξει, αλλά ... γιατί να νιώθεις ότι 'κλέβεις' χρησιμοποιώντας D-L;!

[Θα έλεγα πάντως ότι με D-L οι πράξεις που απαιτούνται για πραγματικούς a, b δεν είναι απαγορευτικά πολύπλοκες (για ΑΣΕΠ ή ότι άλλο). Γενικότερα το πρόβλημα αυτό φαίνεται να δημιούργησε -- κρίνοντας και από κάποια προσωπικά μηνύματα που έλαβα -- μία μη αναμενόμενη εκ μέρους μου σύγχυση: το θεωρούσα και το θεωρώ πρόβλημα ρουτίνας που ίσως απαιτεί λίγη περισσότερη 'μαθηματική ψυχραιμία'*. Θα ήθελα κλείνοντας να επισημάνω ότι πηγή έμπνευσης του είναι το σύστημα που μας είχε στείλει ο Σπύρος Καπελλίδης.]

*ας αναλυθεί λίγο αυτός ο όρος: συχνά εγκαταλείπουμε την προσπάθεια επίλυσης ενός προβλήματος 'γρήγορα', περισσότερο επειδή το φοβόμαστε διαισθητικά παρά επειδή όντως φαίνεται να απαιτεί κάποιο δυσκολοφάνταστο για μας τέχνασμα

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#8

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Παίρνω a=b=1, παρατηρώ ότι f(x) = 1 για κάθε x \in \mathbb{R}. Επομένως τα (α),(β) και (γ) αποκλείονται. Για να είναι σωστή η άσκηση πρέπει το (δ) να είναι σωστό.
Άβαταρ μέλους
gbaloglou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 3528
Εγγραφή: Παρ Φεβ 27, 2009 10:24 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονικη
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση πηλίκο

#9

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gbaloglou »

Demetres έγραψε:Παίρνω a=b=1, παρατηρώ ότι f(x) = 1 για κάθε x \in \mathbb{R}. Επομένως τα (α),(β) και (γ) αποκλείονται. Για να είναι σωστή η άσκηση πρέπει το (δ) να είναι σωστό.
Πολύ σωστός Δημήτρη, είναι ένα από τα παράθυρα που συχνά μας αφήνουν οι ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής: θα μπορούσα να το κλείσω εκ των υστέρων, προσθέτοντας την συνθήκη a\neq b στο αρχικό πρόβλημα, το αφήνω όμως έτσι για διδακτικούς σκοπούς -- διδακτικούς και για τους λύτες και για τους δημιουργούς προβλημάτων!

[Αλλά και πάλι, μπορεί κάποιος να πάρει a=2 και b=1, οπότε f(x)=x+1 ... και τέλος! Ανάπτυξης λοιπόν και όχι πολλαπλής επιλογής :lol: ]

Γιώργος Μπαλόγλου
Γιώργος Μπαλόγλου -- κρυσταλλογράφω άρα υπάρχω

Ὁρᾷς, τὸ κάλλος ὅσσον ἐστὶ τῆς λίθου, ἐν ταῖς ἀτάκτοις τῶν φλεβῶν εὐταξίαις. -- Παλατινή Ανθολογία 9.695 -- Ιδού του πετραδιού η άμετρη ομορφιά, μεσ' των φλεβών τις άναρχες πειθαρχίες.
Απάντηση

Επιστροφή στο “Προτεινόμενα Θέματα Μαθηματικών”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης