Εύρεση συνάρτησης

Συντονιστής: emouroukos

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

Εύρεση συνάρτησης

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από mathxl »

Δεν ξέρω αν έχω κάνει σωστή μετάφραση...δίνω και τον σύνδεσμο...για τυχόν διόρθωση. Μια άσκηση αναπάντητη.
Βρείτε τις συναρτήσεις f\colon\mathbb{R}\to\mathbb{R} που έχουν αρχική και ικανοποιούν την f(arccotx)=(1+x^{2})f(x) για κάθε x πραγματικό.
http://www.artofproblemsolving.com/Foru ... 6&t=479256
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)
socrates
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6603
Εγγραφή: Δευ Μαρ 09, 2009 1:47 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη
Επικοινωνία:

Re: Εύρεση συνάρτησης

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από socrates »

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

Re: Εύρεση συνάρτησης

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από socrates »

Θανάσης Κοντογεώργης
Άβαταρ μέλους
emouroukos
Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 1447
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 1:27 pm
Τοποθεσία: Αγρίνιο

Re: Εύρεση συνάρτησης

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από emouroukos »

Έστω \displaystyle{F} μια αρχική της \displaystyle{f} στο \displaystyle{\mathbb{R}.} Η δοσμένη σχέση γράφεται ισοδύναμα:

\displaystyle{\frac{{f\left( {arc\cot x} \right)}}{{1 + {x^2}}} = f\left( x \right) \Leftrightarrow  - F'\left( {arc\cot x} \right) \cdot {\left( {arc\cot x} \right)^\prime } = F'\left( x \right).}

Άρα, υπάρχει σταθερά \displaystyle{c} τέτοια, ώστε

\displaystyle{F\left( {arc\cot x} \right) + F\left( x \right) = c} \bf \color{red} \left( 1 \right)

για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}.}

Θέτοντας στην \bf \color{red} \left( 1 \right) όπου x το \displaystyle{arc\cot x}, βρίσκουμε ότι:

\displaystyle{F\left( {arc\cot \left( {arc\cot x} \right)} \right) + F\left( {arc\cot x} \right) = c} \bf \color{red} \left( 2 \right)

για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}.}

Από τις σχέσεις \bf \color{red} \left( 1 \right) και \bf \color{red} \left( 2 \right) προκύπτει ότι

\displaystyle{F\left( {arc\cot \left( {arc\cot x} \right)} \right) = F\left( x \right)} \bf \color{red} \left( 3 \right)

για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}.}

Θεωρούμε τώρα τη συνάρτηση

\displaystyle{{\varphi \left( x \right) = arc\cot \left( {arc\cot x} \right)}}, με \displaystyle{x \in \mathbb{R}.}

Παρατηρούμε ότι για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}.} ισχύει

\displaystyle{{\varphi '\left( x \right) = \frac{1}{{\left( {1 + arc{{\cot }^2}x} \right)\left( {1 + {x^2}} \right)}} > 0}},

οπότε η \varphi είναι γνησίως αύξουσα στο \mathbb{R}, με σύνολο τιμών το

\displaystyle{\varphi \left( \mathbb{R} \right) = \left( {\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } \varphi \left( x \right),\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \varphi \left( x \right)} \right) = \left( {\mathop {\lim }\limits_{u \to {0^ - }} arc\cot \left( u \right),\mathop {\lim }\limits_{u \to {0^ + }} arc\cot \left( u \right)} \right) = \left( { - \frac{\pi }{2},\frac{\pi }{2}} \right)}.

Από τη σχέση \bf \color{red} \left( 3 \right) προκύπτει ότι

\displaystyle{F\left( {\varphi \left( x \right)} \right) = F\left( x \right)} \bf \color{red} \left( 4 \right)

για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}.}

Επομένως, αν θέσουμε

\displaystyle{{\varphi _n} = \underbrace {\varphi  \circ \varphi  \circ  \cdots  \circ \varphi }_{n{\rm{ }}},}

προκύπτει επαγωγικά ότι για κάθε θετικό ακέραιο \displaystyle{n} και για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}} ισχύει

\displaystyle{F\left( {{\varphi _n}\left( x \right)} \right) = F\left( x \right)} \bf \color{red} \left( 5 \right).

Έστω \displaystyle{x \in \mathbb{R}}. Εφόσον η συνάρτηση \displaystyle{\varphi } είναι γνησίως αύξουσα και φραγμένη, η ακολουθία \displaystyle{\left( {{\varphi _n}\left( x \right)} \right)} έχει όριο πραγματικό αριθμό \displaystyle{\xi } τέτοιον, ώστε \displaystyle{\varphi \left( \xi  \right) = \xi } (δηλαδή το \displaystyle{\xi } είναι σταθερό σημείο της \displaystyle{\varphi }). Παίρνοντας τώρα όρια στη σχέση \bf \color{red} \left( 5 \right) καθώς \displaystyle{n \to \infty }, βρίσκουμε ότι \displaystyle{F\left( x \right) = F\left( \xi  \right)}, για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}}. Επομένως, η συνάρτηση \displaystyle{F} είναι σταθερή, οπότε τελικά έχουμε ότι

\displaystyle{\boxed{f\left( x \right) = 0}}

για κάθε \displaystyle{x \in \mathbb{R}}.
Βαγγέλης Μουρούκος

Erro ergo sum.
Απάντηση

Επιστροφή στο “Ανάλυση”

Μέλη σε σύνδεση

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