αρχική συνάρτηση

Συντονιστής: KAKABASBASILEIOS

konstantinos5
Δημοσιεύσεις: 19
Εγγραφή: Τρί Μάιος 17, 2022 3:51 pm

αρχική συνάρτηση

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από konstantinos5 »

Καλησπέρα σας, μπορεί η f''(x)=-f(x) να λυθεί με λυκειακό τρόπο;
Ευχαριστω

Ετικέτες:
Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5573
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: αρχική συνάρτηση

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos »

konstantinos5 έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 10:31 pm Καλησπέρα σας, μπορεί η f''(x)=-f(x) να λυθεί με λυκειακό τρόπο;
Ευχαριστω
Δείξε ότι η συνάρτηση g(x) = f^2(x) + (f'(x))^2 είναι σταθερή.
Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
konstantinos5
Δημοσιεύσεις: 19
Εγγραφή: Τρί Μάιος 17, 2022 3:51 pm

Re: αρχική συνάρτηση

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από konstantinos5 »

Tolaso J Kos έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 10:36 pm
konstantinos5 έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 10:31 pm Καλησπέρα σας, μπορεί η f''(x)=-f(x) να λυθεί με λυκειακό τρόπο;
Ευχαριστω
Δείξε ότι η συνάρτηση g(x) = f^2(x) + (f'(x))^2 είναι σταθερή.
Πράγματι είναι. Οπότε έχουμε :(f'(x))^{2}+ (f(x))^{2}=c \Leftrightarrow \mid f'(x)\mid  =\sqrt{c-f^{2}\ (x)}. Αν f'(x)>0 τότε : \frac{ f'(x)}{\sqrt{c-f^{2}\ (x)}}=1\Leftrightarrow (\sqrt{c-f^{2}(x)})'=f(x).
Μέχρι εδώ είμαι σωστός ; Αμφιβάλλω αν πηγαίνει έτσι βέβαια
Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5573
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: International
Επικοινωνία:

Re: αρχική συνάρτηση

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos »

Λογικά θα έχεις αρχικές συνθήκες ... πχ f(0) = f’(0) = 0.
Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}
konstantinos5
Δημοσιεύσεις: 19
Εγγραφή: Τρί Μάιος 17, 2022 3:51 pm

Re: αρχική συνάρτηση

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από konstantinos5 »

Tolaso J Kos έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 11:12 pm Λογικά θα έχεις αρχικές συνθήκες ... πχ f(0) = f’(0) = 0.
Έχουμε f(0)=-1 και f'(0)=0. Απλώς ήθελα να δω την γενική περίπτωση
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18874
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: αρχική συνάρτηση

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

konstantinos5 έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 10:54 pm Πράγματι είναι. Οπότε έχουμε :(f'(x))^{2}+ (f(x))^{2}=c \Leftrightarrow \mid f'(x)\mid  =\sqrt{c-f^{2}\ (x)}. Αν f'(x)>0 τότε : \frac{ f'(x)}{\sqrt{c-f^{2}\ (x)}}=1\Leftrightarrow (\sqrt{c-f^{2}(x)})'=f(x).
Μέχρι εδώ είμαι σωστός ; Αμφιβάλλω αν πηγαίνει έτσι βέβαια
Εκτός από το τυπογραφικό στο τέλος (πρέπει -f(x)), η υπόθεση f'(x) >0 είναι περιοριστική.

Νέα αρχή στο ίδιο ύφος:

Έστω λοιπόν (αφού θέλεις την γενική περίπτωση) ότι f''(x) =-f(x) και f(0)=a, \, f'(0)=b

Ας δούμε πρώτα την περίπτωση όπου a=b=0, και μετά θα δούμε το γενικό.

Έδειξες ότι η g(x) = f^2(x) + (f'(x))^2 είναι σταθερή. Η τιμή της σταθεράς είναι g(0) = f^2(0) + (f'(0))^2 = 0^2+0^2=0. Άρα ισχύει  f^2(x) + (f'(x))^2=0 από όπου f(x) = f'(x) = 0. Tελειώσαμε με την ειδική περίπτωση a=b=0, δείχνοντας ότι η f είναι η μηδενική συνάρτηση (*).

Γενικά τώρα, δηλαδή f''(x) =-f(x) και f(0)=a, \, f'(0)=b \,(**) με a,b όχι κατ' ανάγκη και τα δύο 0.

Ορίζουμε F(x) = f(x) - a\cos x - b\sin x.

Δείξε ότι

F''(x) = -F(x) και F(0)=F'(0) =0 (άσκηση για σένα).

Από το προηγούμενο, δηλαδή το (*) όπου είχαμε a=b=0, συμπεραίνουμε ότι F(x)=0. Δηλαδή  f(x) - a\cos x - b\sin x =0 ή αλλιώς

\boxed {f(x) =a\cos x + b\sin x} , που ικανοποιεί την εξίσωση και τις αρχικές συνθήκες (**). Tελειώσαμε και το γενικό.
konstantinos5
Δημοσιεύσεις: 19
Εγγραφή: Τρί Μάιος 17, 2022 3:51 pm

Re: αρχική συνάρτηση

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από konstantinos5 »

Mihalis_Lambrou έγραψε: Κυρ Μάιος 29, 2022 2:45 am
konstantinos5 έγραψε: Σάβ Μάιος 28, 2022 10:54 pm Πράγματι είναι. Οπότε έχουμε :(f'(x))^{2}+ (f(x))^{2}=c \Leftrightarrow \mid f'(x)\mid  =\sqrt{c-f^{2}\ (x)}. Αν f'(x)>0 τότε : \frac{ f'(x)}{\sqrt{c-f^{2}\ (x)}}=1\Leftrightarrow (\sqrt{c-f^{2}(x)})'=f(x).
Μέχρι εδώ είμαι σωστός ; Αμφιβάλλω αν πηγαίνει έτσι βέβαια
Εκτός από το τυπογραφικό στο τέλος (πρέπει -f(x)), η υπόθεση f'(x) >0 είναι περιοριστική.

Νέα αρχή στο ίδιο ύφος:

Έστω λοιπόν (αφού θέλεις την γενική περίπτωση) ότι f''(x) =-f(x) και f(0)=a, \, f'(0)=b

Ας δούμε πρώτα την περίπτωση όπου a=b=0, και μετά θα δούμε το γενικό.

Έδειξες ότι η g(x) = f^2(x) + (f'(x))^2 είναι σταθερή. Η τιμή της σταθεράς είναι g(0) = f^2(0) + (f'(0))^2 = 0^2+0^2=0. Άρα ισχύει  f^2(x) + (f'(x))^2=0 από όπου f(x) = f'(x) = 0. Tελειώσαμε με την ειδική περίπτωση a=b=0, δείχνοντας ότι η f είναι η μηδενική συνάρτηση (*).

Γενικά τώρα, δηλαδή f''(x) =-f(x) και f(0)=a, \, f'(0)=b \,(**) με a,b όχι κατ' ανάγκη και τα δύο 0.

Ορίζουμε F(x) = f(x) - a\cos x - b\sin x.

Δείξε ότι

F''(x) = -F(x) και F(0)=F'(0) =0 (άσκηση για σένα).

Από το προηγούμενο, δηλαδή το (*) όπου είχαμε a=b=0, συμπεραίνουμε ότι F(x)=0. Δηλαδή  f(x) - a\cos x - b\sin x =0 ή αλλιώς

\boxed {f(x) =a\cos x + b\sin x} , που ικανοποιεί την εξίσωση και τις αρχικές συνθήκες (**). Tελειώσαμε και το γενικό.
Σας ευχαριστώ πολύ. Έπειτα από λίγη παρατήρηση του τελικού τύπου της f, η g μπορεί να γραφεί διαφορετικά ως εξής: (f'(x))^{2} + f^{2}(x)= sin^{2}x +cos^{2}x, επειδή με τις αρχικές συνθήκες f(0)=-1, f'(0)=0 προκύπτει ότι g(x)=1. Μπορούμε να εξάγουμε κάποιο συμπέρασμα για τον τύπο της f απ' αυτή την μορφή ; Προφανώς μια λύση είναι η -sinx ωστόσο δεν γνωρίζουμε εάν είναι μοναδική.
Mihalis_Lambrou
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 18874
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 2:04 am

Re: αρχική συνάρτηση

#8

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Mihalis_Lambrou »

konstantinos5 έγραψε: Κυρ Μάιος 29, 2022 3:12 am Σας ευχαριστώ πολύ. Έπειτα από λίγη παρατήρηση του τελικού τύπου της f, η g μπορεί να γραφεί διαφορετικά ως εξής:  {\color {red} (f'(x))^{2} + f^{2}(x)= sin^{2}x +cos^{2}x}
Δεν καταλαβαίνω τι θέλεις να πεις. Σε αυτό που γράφεις δεν υπάρχει g, αλλά ούτε καν έχει νόημα να γράψεις ότι η (άγνωστή σου) συνάρτηση  (f'(x))^{2} + f^{2}(x) είναι ίση με κάτι. Άσε που αυτό το κάτι είναι 1 αλλά γραμμένο με δύσκολο τρόπο \sin^{2}x +\cos^{2}x.

Ως προς την μέθοδο που προτείνω για την γενική περίπτωση, δηλαδή την f''(x) = -f(x),\, f(0)=a,\, f'(0) =b, ένας τρόπος να λύσεις την άσκηση σε ένα βήμα, όχι δύο που περιέγραψα, είναι να θεωρήσεις την

g(x) = (f(x)-a\cos x - b\sin x)^2 + (f'(x) +a\sin x-b\cos x)^2.

Μετά να παρατηρήσεις μέσω παραγώγισης ότι η g σταθερά, και μετά ότι η σταθερά είναι 0. Και λοιπά.
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ”

Μέλη σε σύνδεση

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