Συνεχής που είναι σταθερή

Συντονιστής: m.pαpαgrigorakis

ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ
Δημοσιεύσεις: 3600
Εγγραφή: Πέμ Φεβ 27, 2014 9:05 am
Τοποθεσία: ΧΑΛΚΙΔΑ- ΑΘΗΝΑ-ΚΡΗΤΗ

Συνεχής που είναι σταθερή

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ » Δευ Φεβ 20, 2017 8:08 pm

Εστω συνεχής συνάρτηση f:[-1,1]\rightarrow \mathbb{R}

που για κάθε x\in [-1,1] ισχύει

2f(x^{3})\geq f^{2}(x)+1

Να δείξετε ότι η f είναι σταθερή.



Λέξεις Κλειδιά:
achilleas
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 3014
Εγγραφή: Τρί Σεπ 15, 2009 3:32 pm

Re: Συνεχής που είναι σταθερή

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από achilleas » Δευ Φεβ 20, 2017 9:47 pm

ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ έγραψε:Εστω συνεχής συνάρτηση f:[-1,1]\rightarrow \mathbb{R}

που για κάθε x\in [-1,1] ισχύει

2f(x^{3})\geq f^{2}(x)+1

Να δείξετε ότι η f είναι σταθερή.
Παρατηρούμε ότι εάν a^3=a, δηλ. για a=-1,0,1,

η 2f(a^3)\geq f^2(a)+1 γράφεται ισοδύναμα (f(a)-1)^2\leq 0, οπότε f(a)=1, δηλ.

f(-1)=f(0)=f(1)=1. (*)

Στη συνέχεια, αφού f(x)^2+1\geq 2f(x) (που ισχύει αφού προκύπτει από τηβ (f(x)-1)^2\geq 0), είναι

2f(x^3)\geq f(x)^2+1\geq 2f(x),

δηλαδή,

f(x^3)\geq f(x) για κάθε x \in [-1,1]. (**)

Αν a\in (-1,1), τότε η (**) δίνει f(a)\leq f(a^3)\leq \cdots \leq f(a^{3^n}) για κάθε n\geq 1.

Λόγω συνέχειας, είναι \displaystyle{f(a)\leq \lim_{n\to \infty}  f(a^{3^n})=\lim_{x\to 0} f(x)=f(0)=1}.

Συνεπώς, f(a)\leq 1 για κάθε a\in [-1,1] (1)

(λόγω και της (*))

Αν 0<a<1, τότε η (**) δίνει f(a)\geq f(a^{1/3})\geq \cdots \geq f(a^{1/3^n}) για κάθε n\geq 1.

Λόγω συνέχειας, είναι \displaystyle{f(a)\geq \lim_{n\to \infty}  f(a^{1/3^n})=\lim_{x\to 1} f(x)=f(1)=1}.

Αν -1<a<0, τότε η (**) δίνει f(a)\geq f(-(-a)^{1/3})\geq \cdots \geq f(-(-a)^{1/3^n}) για κάθε n\geq 1.

Λόγω συνέχειας, είναι \displaystyle{f(a)\geq \lim_{n\to \infty}  f(-(-a)^{1/3^n})=\lim_{x\to -1} f(x)=f(-1)=1}.

Από τις δύο τελευταίες σχέσεις έπεται ότι f(a)\geq 1 για κάθε a\in (-1,1). (2)

Από τις σχέσεις (1) και (2) και τη (*), το συμπέρασμα έπεται, αφού f(a)=1 για κάθε a\in [-1,1].

Φιλικά,

Αχιλλέας


Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 15764
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Συνεχής που είναι σταθερή

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Δευ Φεβ 20, 2017 10:03 pm

ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ έγραψε:Εστω συνεχής συνάρτηση f:[-1,1]\rightarrow \mathbb{R}

που για κάθε x\in [-1,1] ισχύει

2f(x^{3})\geq f^{2}(x)+1

Να δείξετε ότι η f είναι σταθερή.
Έστω f(x_o)=M η μέγιστη τιμή της συνάρτησης. Τότε αφού για x\in [-1,1] έπεται ότι και x^3\in [-1,1] έχουμε

2M\ge 2f(x_o^3) \ge f^2(x_o)+1=M^2+1. Άρα M=1.

Έστω f(x_1)=m η ελάχιστη τιμή της συνάρτησης. Αφού 2m=2f(x_1) \ge f^2(\sqrt [3] x_1)+1\ge 1 έχουμε ότι m>0 και άρα όλες οι τιμές της f είναι >0. Έπεται ότι

2m=2f(x_1) \ge  f^2(\sqrt [3] x_1)+1\ge m^2+1, άρα m=1.

Δείξαμε ότι 1\le f(x) \le 1, άρα f σταθερή 1.

Με πρόλαβε ο Αχιλλέας όσο έγραφα. Το αφήνω γιατί η λύση είναι διαφορετική.


alexandrosvets
Δημοσιεύσεις: 155
Εγγραφή: Πέμ Ιούλ 24, 2014 1:16 pm
Τοποθεσία: Νέα Αγχίαλος,Βόλος

Re: Συνεχής που είναι σταθερή

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από alexandrosvets » Δευ Φεβ 20, 2017 10:09 pm

Καλησπέρα σας,

Τα f(1),f(-1),f(0) βρέθηκαν απο τον κύριο Αχιλλέα.

Έχουμε οτι 2f(x^3)\geq f^2(x)+1 \geq 2f(x), \vee x\epsilon [-1,1].

Άρα f(x^3)\geq f(x) \vee x\epsilon [-1,1], (1).

Για \vee x\epsilon [-1,0]ισχύει 0 \geq x^3 \geq x \geq -1,  (2).

Από την (1) και (2) προκύπτει ότι f(x) είναι αύξουσα στο[-1,0],άρα f(-1)\leq f(x) \leq f(0).

Άρα f(x)=1 στο [-1,0]..

Παρόμοια και στο [0,1].Αρα f(x)=1, \vee x\epsilon [-1,1].



Αν έκανα κάποιο λάθος ζητώ συγγνώμη.


Ο ουρανός είναι ο καμβάς
Τα σύννεφα είναι τα σχέδια
Και ο ήλιος είναι ο ζωγράφος
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 15764
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: Συνεχής που είναι σταθερή

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou » Δευ Φεβ 20, 2017 10:20 pm

alexandrosvets έγραψε: Άρα f(x^3)\geq f(x) \vee x\epsilon [-1,1], (1).

Για \vee x\epsilon [-1,0]ισχύει 0 \geq x^3 \geq x \geq -1,  (2).

Από την (1) και (2) προκύπτει ότι f(x) είναι αύξουσα στο[-1,0][/tex].
Αλέξανδρε, δεν είναι σωστό το επιχείρημα: Για να ήταν αύξουσα στο [-1,0] πρέπει να δείξεις f(y)\ge f(x) για όλα τα y\ge x , όχι μόνο της μορφής y=x^3.

Για παράδειγμα η συνάρτηση f(x) = x αν x=-1/n και 0 αλλιώς, ικανοποιεί την συνθήκη αλλά δεν είναι αύξουσα.


alexandrosvets
Δημοσιεύσεις: 155
Εγγραφή: Πέμ Ιούλ 24, 2014 1:16 pm
Τοποθεσία: Νέα Αγχίαλος,Βόλος

Re: Συνεχής που είναι σταθερή

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από alexandrosvets » Δευ Φεβ 20, 2017 10:35 pm

Mihalis_Lambrou έγραψε:
alexandrosvets έγραψε: Άρα f(x^3)\geq f(x) \vee x\epsilon [-1,1], (1).

Για \vee x\epsilon [-1,0]ισχύει 0 \geq x^3 \geq x \geq -1,  (2).

Από την (1) και (2) προκύπτει ότι f(x) είναι αύξουσα στο[-1,0][/tex].
Αλέξανδρε, δεν είναι σωστό το επιχείρημα: Για να ήταν αύξουσα στο [-1,0] πρέπει να δείξεις f(y)\ge f(x) για όλα τα y\ge x , όχι μόνο της μορφής y=x^3.

Για παράδειγμα η συνάρτηση f(x) = x αν x=-1/n και 0 αλλιώς, ικανοποιεί την συνθήκη αλλά δεν είναι αύξουσα.
Μαλιστα.Σας ευχαριστώ για την παρατήρηση.Το αφήνω σε περιπτώση που κάνει κάποιος την ίδια αντιμετώπιση.


Ο ουρανός είναι ο καμβάς
Τα σύννεφα είναι τα σχέδια
Και ο ήλιος είναι ο ζωγράφος
Απάντηση

Επιστροφή σε “ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ - ΟΡΙΑ - ΣΥΝΕΧΕΙΑ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 9 επισκέπτες