Συνάρτηση σε κλειστό διάστημα

Συντονιστής: emouroukos

socrates
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6603
Εγγραφή: Δευ Μαρ 09, 2009 1:47 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη
Επικοινωνία:

Συνάρτηση σε κλειστό διάστημα

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από socrates »

Έστω συνάρτηση f:[a,b]\to \Bbb{R} με f(a)=f(b)=0 και f(x)=f{'}(x)+f {''}(x), για κάθε x\in [a,b].
Να δείξετε ότι f(x)=0, για κάθε x\in [a,b].



http://www.artofproblemsolving.com/Foru ... 6&t=477236
Θανάσης Κοντογεώργης
Άβαταρ μέλους
mathxl
Δημοσιεύσεις: 6736
Εγγραφή: Τρί Δεκ 23, 2008 3:49 pm
Τοποθεσία: Σιδηρόκαστρο
Επικοινωνία:

Re: Συνάρτηση σε κλειστό διάστημα

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Είναι
\displaystyle{f(x) = f'(x) + f''(x) \Rightarrow 2{f^2}\left( x \right) = 2f\left( x \right)f'\left( x \right) + 2f\left( x \right)f''\left( x \right) \Rightarrow }
\displaystyle{\int\limits_a^b {2{f^2}\left( x \right)dx}  = \int\limits_a^b {\left( {2f\left( x \right)f'\left( x \right) + 2f\left( x \right)f''\left( x \right)} \right)} dx = 0 + 2\int\limits_a^b {f\left( x \right)f''\left( x \right)} dx = }
\displaystyle{ = 2\left[ {f'\left( x \right)f\left( x \right)} \right]_a^b - 2\int\limits_a^b {{{\left( {f'\left( x \right)} \right)}^2}} dx =  - 2\int\limits_a^b {{{\left( {f'\left( x \right)} \right)}^2}} dx \Rightarrow }
\displaystyle{\int\limits_a^b {\left( {{f^2}\left( x \right) + {{\left( {f'\left( x \right)} \right)}^2}} \right)dx}  = 0}
Η
\displaystyle{g\left( x \right) = {f^2}\left( x \right) + {\left( {f'\left( x \right)} \right)^2} \ge 0,x \in \left[ {a,b} \right]} είναι συνεχής ως παραγωγίσιμη στο \displaystyle{\left[ {a,b} \right]}. Αν υπάρχει κάποιο m, ώστε g(m)>0 τότε θα ήταν \displaystyle{\int\limits_a^b {g\left( x \right)dx}  > 0 \Rightarrow \int\limits_a^b {\left( {{f^2}\left( x \right) + {{\left( {f'\left( x \right)} \right)}^2}} \right)dx}  > 0}, άτοπο άρα \displaystyle{g\left( x \right) = {f^2}\left( x \right) + {\left( {f'\left( x \right)} \right)^2} = 0,\forall x \in \left[ {a,b} \right]} και προκύπτει εύκολα το ζητούμενο.
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: Συνάρτηση σε κλειστό διάστημα

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Μία άλλη λύση (αν θυμάμαι καλά την άσκηση αυτή την είχα συζητήσει με τον Νίκο Ζανταρίδη -για αυτό και η γρήγορη λύση...). Η αρχική μου ιδέα ήταν ότι η συνάρτηση μας ως συνεχής σε κλειστό διάστημα θα έχει μέγιστη τιμή M και ελάχιστη τιμή m και θα ισχύει \displaystyle{m \le f\left( x \right) \le M,\forall x \in \left[ {a,b} \right]}.
Αν κάποιο από τα ακρότατα παρουσιάζεται σε εσωτερικό σημείο τότε από το θεώρημα Fermat η τιμή της παραγώγου στην θέση αυτή θα είναι 0. Αν ονομάσουμε την θέση αυτή \displaystyle{{x_0}} από την αρχική σχέση έχουμε \displaystyle{f\left( {{x_0}} \right) = 0 + f''\left( {{x_0}} \right) \Rightarrow m = f''\left( {{x_0}} \right) \vee M = f''\left( {{x_0}} \right)}.
Αν υποθέσουμε ότι το ελάχιστο δεν είναι 0 τότε θα είναι αρνητικό και θα είναι \displaystyle{m = f''\left( {{x_0}} \right) < 0} άτοπο (δες κριτήριο της δεύτερης παραγώγου για τα ακρότατα) ομοίως αν το μέγιστο M δεν είναι 0 τότε θα είναι θετικό και θα ισχύει \displaystyle{M = f''\left( {{x_0}} \right) > 0} άτοπο (δες κριτήριο της δεύτερης παραγώγου για τα ακρότατα) ....λαμβάνοντας υπόψη ότι αν τα ακρότατα παρουσιάζονται στα άκρα του διαστήματος έχουν τιμή 0, τότε προκύπτει ότι σε κάθε περίπτωση \displaystyle{m = M = 0 \Rightarrow f\left( x \right) = 0}.
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 “Ανάλυση”

Μέλη σε σύνδεση

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