Ύπαρξη

Δυσκολότερα θέματα τα οποία όμως άπτονται της σχολικής ύλης και χρησιμοποιούν αποκλειστικά θεωρήματα που βρίσκονται μέσα σε αυτή. Σε διαφορετική περίπτωση η σύνταξη του μηνύματος θα πρέπει να γίνει στο υποφόρουμ "Ο ΦΑΚΕΛΟΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ"

Συντονιστής: Μπάμπης Στεργίου

Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

Ύπαρξη

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Έστω η ορισμένη στο R και δύο φορές παραγωγίσιμη συνάρτηση f με συνεχή δεύτερη παράγωγο και τέτοια ώστε
\displaystyle{\left| {f\left( x \right)} \right| \le 1,\forall x \in R}
\displaystyle{{{f^2}\left( 0 \right) + {{\left( {f'\left( 0 \right)} \right)}^2} = 4}}
Να αποδείξετε ότι υπάρχει τουλάχιστον ένας πραγματικός αριθμός χο τέτοιος ώστε \displaystyle{f\left( {{x_0}} \right) + f''\left( {{x_0}} \right) = 0}

Ποντάρω ότι θα βρούμε μια σχολική λύση
Ποτε δεν κάνω λάθος! Μια φορά νομιζα πως είχα κάνει, αλλά τελικά έκανα λάθος!
Απ' τα τσακάλια δεν γλυτώνεις μ' ευχές η παρακάλια. Κ. Βάρναλης
Aπέναντι στις αξίες σου να είσαι ανυποχώρητος

Ενεργό μέλος από 23-12-2008 ως και 17-8-2014 (δεν θα απαντήσω σε πμ)
Άβαταρ μέλους
Ραϊκόφτσαλης Θωμάς
Δημοσιεύσεις: 1112
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 12:01 am
Τοποθεσία: Άλιμος, Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Ύπαρξη

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Ραϊκόφτσαλης Θωμάς »

Καλησπέρα.

Θ.Μ.Τ για την f στο \displaystyle{\left[ { - 2,0} \right]}, επομένως υπάρχει \displaystyle{{x_1} \in \left( { - 2,0} \right)} ώστε:
\displaystyle{f'\left( {{x_1}} \right) = \frac{{f(0) - f( - 2)}}{{0 - ( - 2)}} \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_1}} \right)} \right| = \frac{{\left| {f(0) - f( - 2)} \right|}}{2} \Rightarrow }
\displaystyle{ \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_1}} \right)} \right| \leqslant \frac{{\left| {f(0)} \right| + \left| {f( - 2)} \right|}}{2}\mathop  \leqslant \limits^{\left| {f(0)} \right|,\left| {f( - 2)} \right| \leqslant 1} \frac{{1 + 1}}{2} \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_1}} \right)} \right| \leqslant 1}.

Όμοια ΘΜΤ για τη f στο \displaystyle{\left[ {0,2} \right]}, επομένως υπάρχει \displaystyle{{x_2} \in \left( {0,2} \right)} ώστε:
\displaystyle{f'\left( {{x_2}} \right) = \frac{{f(2) - f(0)}}{{2 - 0}} \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_2}} \right)} \right| = \frac{{\left| {f(2) - f(0)} \right|}}{2} \Rightarrow }
\displaystyle{ \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_2}} \right)} \right| \leqslant \frac{{\left| {f(2)} \right| + \left| {f(0)} \right|}}{2}\mathop  \leqslant \limits^{\left| {f(0)} \right|,\left| {f(2)} \right| \leqslant 1} \frac{{1 + 1}}{2} \Rightarrow \left| {f'\left( {{x_2}} \right)} \right| \leqslant 1}.
Θεωρούμε τη συνάρτηση \displaystyle{g(x) = {f^2}(x) + {\left( {f'(x)} \right)^2}}, \displaystyle{x \in R} η οποία είναι συνεχής στο \displaystyle{\left[ {{x_1},{x_2}} \right]}, οπότε έχει μέγιστη τιμή, η οποία δεν παρουσιάζεται στα άκρα διότι:
αφενός \displaystyle{g(0) = {f^2}(0) + {\left( {f'(0)} \right)^2} = 4}
και αφετέρου: \displaystyle{g\left( {{x_1}} \right) = {f^2}({x_1}) + {\left( {f'({x_1})} \right)^2} \leqslant 1 + 1 \Rightarrow g\left( {{x_1}} \right) \leqslant 2} και όμοια \displaystyle{g\left( {{x_2}} \right) \leqslant 2}.
Επομένως το μέγιστο παρουσιάζεται σε εσωτερικό σημείο \displaystyle{\xi  \in \left( {{x_1},{x_2}} \right)}, συνεπώς από θεώρημα Fermat, έχουμε:
\displaystyle{g'\left( \xi  \right) = 0 \Rightarrow 2f(\xi )f'(\xi ) + 2f'(\xi )f''(\xi ) = 0 \Rightarrow }
\displaystyle{f'(\xi )\left( {f(\xi ) + f''(\xi )} \right) = 0}.
Αν \displaystyle{f'(\xi ) = 0 \Rightarrow g\left( \xi  \right) = {f^2}(\xi ) + {\left( {f'(\xi )} \right)^2} \Rightarrow g\left( \xi  \right) = {f^2}(\xi ) \leqslant 1}, άτοπο διότι \displaystyle{g\left( \xi  \right) \geqslant 4}. '
Αρα \displaystyle{f(\xi ) + f''(\xi ) = 0}.

Θωμάς
Η γνώση μας κάνει περήφανους, η σοφία ταπεινούς.
Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

Re: Ύπαρξη

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Ωραία λύση το θέμα είναι από εδώ http://www.artofproblemsolving.com/Foru ... 7&t=382928 όπου δεν υπάρχει απόδειξη αλλά μια υπόδειξη
Ποτε δεν κάνω λάθος! Μια φορά νομιζα πως είχα κάνει, αλλά τελικά έκανα λάθος!
Απ' τα τσακάλια δεν γλυτώνεις μ' ευχές η παρακάλια. Κ. Βάρναλης
Aπέναντι στις αξίες σου να είσαι ανυποχώρητος

Ενεργό μέλος από 23-12-2008 ως και 17-8-2014 (δεν θα απαντήσω σε πμ)
Άβαταρ μέλους
R BORIS
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 2395
Εγγραφή: Σάβ Ιαν 03, 2009 8:08 am
Επικοινωνία:

Re: Ύπαρξη

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από R BORIS »

8Δ3 σελιδα 142εδώ
Άβαταρ μέλους
chris_gatos
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6970
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 9:03 pm
Τοποθεσία: Ανθούπολη

Re: Ύπαρξη

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris_gatos »

Καλημέρα!
Υπάρχει και στο ''Μαθηματικές Ολυμπιάδες Ανάλυσης'' του Γ.Μπαϊλάκη(αν δεν κάνω λάθος γιατί αυτήν τη στιγμή δεν το έχω μαζί μου) με λύση.
Χρήστος Κυριαζής
achilleas
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 3071
Εγγραφή: Τρί Σεπ 15, 2009 3:32 pm

Re: Ύπαρξη

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από achilleas »

mathxl έγραψε:Έστω η ορισμένη στο R και δύο φορές παραγωγίσιμη συνάρτηση f με συνεχή δεύτερη παράγωγο και τέτοια ώστε
\displaystyle{\left| {f\left( x \right)} \right| \le 1,\forall x \in R}
\displaystyle{{{f^2}\left( 0 \right) + {{\left( {f'\left( 0 \right)} \right)}^2} = 4}}
Να αποδείξετε ότι υπάρχει τουλάχιστον ένας πραγματικός αριθμός χο τέτοιος ώστε \displaystyle{f\left( {{x_0}} \right) + f''\left( {{x_0}} \right) = 0}

Ποντάρω ότι θα βρούμε μια σχολική λύση
Πρόκειται για το πρόβλημα Α6 του Putnam 1976.

http://mks.mff.cuni.cz/kalva/putnam/psoln/psol766.html

Δείτε και, π.χ., το βιβλίο του Μπαϊλάκη, "Παγκόσμια Θεματογραφία Ολυμπιάδων Μαθηματικής Ανάλυσης¨, σελ. 260. (με πρόλαβε ο Χρήστος....)

Φιλικά,

Αχιλλέας
Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

Re: Ύπαρξη

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Η παραπάνω ίσως λύνεται και με κόντρα. Επειδή η δεύτερη παράγωγος συνεχής αν αρνηθούμε το συμπέρασμα (το ζητούμενο) θα διατηρεί πρόσημο οπότε σε κάποιο άτοπο θα οδηγηθούμε

Μία άσκηση που πρέπει να είναι η πρώτη ξαδέρφη της παραπάνω. Με την ίδια ακριβώς υπόθεση να δείξετε ότι πάλι υπάρχει τουλάχιστον ένα πραγματικός αριθμός χο ώστε f(x_{0})+f^{\prime}(x_{0}) =0

Αχιλλέα είσαι κινητή βιβλιοθήκη....που τα θυμάσαι...
Ποτε δεν κάνω λάθος! Μια φορά νομιζα πως είχα κάνει, αλλά τελικά έκανα λάθος!
Απ' τα τσακάλια δεν γλυτώνεις μ' ευχές η παρακάλια. Κ. Βάρναλης
Aπέναντι στις αξίες σου να είσαι ανυποχώρητος

Ενεργό μέλος από 23-12-2008 ως και 17-8-2014 (δεν θα απαντήσω σε πμ)
Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

Re: Ύπαρξη

#8

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Τελικά έχει πρόβλημα http://www.artofproblemsolving.com/Foru ... 7&t=383436 σύμφωνα με το αντιπαράδειγμα που δίνει ο hpe
Ποτε δεν κάνω λάθος! Μια φορά νομιζα πως είχα κάνει, αλλά τελικά έκανα λάθος!
Απ' τα τσακάλια δεν γλυτώνεις μ' ευχές η παρακάλια. Κ. Βάρναλης
Aπέναντι στις αξίες σου να είσαι ανυποχώρητος

Ενεργό μέλος από 23-12-2008 ως και 17-8-2014 (δεν θα απαντήσω σε πμ)
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΘΕΜΑΤΑ ΜΕ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ Γ'”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 3 επισκέπτες