'Αλλη μία με κυρτές συναρτήσεις

Συντονιστές: Πρωτοπαπάς Λευτέρης, R BORIS, KAKABASBASILEIOS, Μπάμπης Στεργίου, m.pαpαgrigorakis, Καρδαμίτσης Σπύρος

Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4488
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

'Αλλη μία με κυρτές συναρτήσεις

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Να αποδείξετε ότι αν η f είναι δύο φορές παραγωγίσιμη σε ένα διάστημα τότε τα εξής είναι ισοδύναμα:
1) Η f είναι κυρτή.
2) Η f^{\prime \prime } είναι παντού μη αρνητική και το σύνολο των ριζών της δεν περιέχει διάστημα.

Μαυρογιάννης
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος
Μπάμπης Στεργίου
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 5588
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 2:16 pm
Τοποθεσία: Χαλκίδα - Καρδίτσα

Re: 'Αλλη μία με κυρτές συναρτήσεις

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Μπάμπης Στεργίου »

nsmavrogiannis έγραψε:Να αποδείξετε ότι αν η f είναι δύο φορές παραγωγίσιμη σε ένα διάστημα τότε τα εξής είναι ισοδύναμα:
1) Η f είναι κυρτή.
2) Η f^{\prime \prime } είναι παντού μη αρνητική και το σύνολο των ριζών της δεν περιέχει διάστημα.

Μαυρογιάννης
Νίκο, ωραία επισήμανση και βασικό νομίζω συμπέρασμα. Έκανες πολύ καλά και το έκανες άσκηση, διότι οι μαθητές δυσκολεύονται με αυτούς τους συλλογισμούς. Δεν θα γράψω λεπτομέρειες για τη λύση, ώστε να την απαντήσει κάποιο νεότερο μέλος. Να πω μόνο αυτό: Αν η f '' είναι μηδέν σε κάποιο διάστημα, τότε η f ' είναι σταθερή στο διάστημα αυτό και έτσι δεν είναι γνησίως μονότονη (γν. αύξουσα) στο διάστημα αυτό, κάτι που απαιτεί ο ορισμός της κυρτής συνάρτησης. Από την άλλη, αν η f '' δεν μηδενίζεται σε διάστημα και δεν είναι πουθενά αρνητική, τότε η f ' είναι γνησίως αύξουσα (ως αύξουσα).
Καλό βράδυ σε όλους .
Άβαταρ μέλους
chris_gatos
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6970
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 9:03 pm
Τοποθεσία: Ανθούπολη

Re: 'Αλλη μία με κυρτές συναρτήσεις

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris_gatos »

Έστω \Delta το διάστημα. Υποθέτουμε οτι η f είναι κυρτή στο \Delta . Συνεπώς f ' γνησίως αύξουσα στο \Delta.
Επειδή η f είναι δύο φορές παραγωγίσιμη στο \Delta, θα ισχύει f ' '(x)\geq 0,\forall x\in \Delta .
Αν υπήρχε διάστημα \Delta_1, υποσύνολο του \Delta , ώστε f ' '(x)=0 , για κάθε x στο \Delta_1, τότε η f ' θα ήταν σταθερή. Άτοπο.
Αρα ηf ' 'δε μηδενίζεται σε διάστημα.

Αντιστρόφως, έστωf ' '(x)\geq 0, \forall x\in \Delta και τα σημεία μηδενισμού της f ' 'δε συνιστούν διάστημα. Τότε η f' είναι αύξουσα στο \Delta .Aν δεν ήταν γν.αύξουσα, θα υπήρχαν x_1,x_2 \in Δ με χ \Delta ,~~x_1<x_2 και f ' (x_1)=f '(x_2).
Τότε για κάθε x \in [x_1,x_2] ισχύει: f '(x_1)\leq f '(x )\leq f '(x_2) δηλαδή f '(x)=f '(x_1)=f '(x_2), που σημαίνει f' σταθερή στο [x_1,x_2]. Αρα f ''(x )=0 στο [x_1,x_2]. Άτοπο.
Αρα ηf' είναι γν. αύξουσα στο \Delta . Συνεπώς ηfκυρτή στο \Delta .

Υ.Γ. παιδεύτηκα να γράψω την απάντηση, συγνώμη αν κάποιος την έχει απαντήσει ήδη, αλλά εντάξει, καίω κάρβουνο στην πληκτρολόγηση και γενικά τη χρήση του Η/Υ.
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος Φωτεινή την Πέμ Μάιος 10, 2012 7:40 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
Λόγος: LaTeX
Χρήστος Κυριαζής
Άβαταρ μέλους
R BORIS
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 2395
Εγγραφή: Σάβ Ιαν 03, 2009 8:08 am
Επικοινωνία:

Re: 'Αλλη μία με κυρτές συναρτήσεις

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από R BORIS »

chris_gatos έγραψε:Έστω Δ το διάστημα. Υποθέτουμε οτι η f είναι κυρτή στο Δ. Συνεπώς f' γνησίως αύξουσα στο Δ. Επειδή η f είναι δύο φορές παραγωγίσιμη στο Δ, θα ισχύει f''(x)>=0 για κάθε χ στο Δ. Αν υπήρχε διάστημα Δ1, υποσύνολο του Δ, ώστε f''(x)=0, για κάθε χ στο Δ1, τότε η f' θα ήταν σταθερή. Άτοπο. Αρα η f'' δε μηδενίζεται σε διάστημα.

Αντιστρόφως, έστω f''(x)>=0 για κάθε χ στο Δ και τα σημεία μηδενισμού της f'' δε συνιστούν διάστημα. Τότε η f' είναι αύξουσα στο Δ.Aν δεν ήταν γν.αύξουσα, θα υπήρχαν χ1,χ2 στο Δ με χ1<χ2 και f'(x1)=f'(x2). Τότε για κάθε χ στο [χ1,χ2] ισχύει: f'(x1)<=f'(x)<=f'(x2) δηλαδή f'(x)=f'(x1)=f'(x2), που σημαίνει f' σταθερή στο [χ1,χ2]. Αρα f''(x)=0 στο [x1,x2]. Άτοπο.
Αρα η f' είναι γν. αύξουσα στο Δ. Συνεπώς η f κυρτή στο Δ.

Υ.Γ. παιδεύτηκα να γράψω την απάντηση, συγνώμη αν κάποιος την έχει απαντήσει ήδη, αλλά εντάξει, καίω κάρβουνο στην πληκτρολόγηση και γενικά τη χρήση του Η/Υ.
Το κριτήριο αυτό δεν χρειάζεται να εφαρμοστεί στην 2η παράγωγο για κυρτότητα αλλά μπορεί να εφαρμοστεί απ' ευθείας στην πρώτη προκειμένου να αποφανθεί κανείς για το ΓΝΗΣΙΩΣ μονότονο πχ f(x)=x+cosx
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ'”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 2 επισκέπτες