Σελίδα 1 από 1

Από ανισότητα σε ισότητα

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 02, 2017 3:32 pm
από M.S.Vovos
Μία κατασκευή.
Έστω η γνησίως αύξουσα συνάρτηση f:\mathbb{R}\rightarrow \mathbb{R} με f(0)=0. Αν για κάθε x,y\in \mathbb{R} ισχύει:
\left ( f\circ f \right )(x)+(2x+1)y\leqslant \left ( f\circ f \right )(y)+y^{2}+x+x^{2} Να προσδιορίσετε τον τύπο της συνάρτησης f.

Φιλικά,
Μάριος

Re: Από ανισότητα σε ισότητα

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 02, 2017 7:30 pm
από cretanman
Θέτουμε g(x)=f(f(x))-x και η δοσμένη σχέση γίνεται

g(x)-g(y)\leq (x-y)^2 για κάθε x,y\in\mathbb{R} και εναλλάσσοντας τα x,y παίρνουμε g(x)-g(y)\geq -(x-y)^2

Έτσι -(x-y)^2\leq g(x)-g(y)\leq (x-y)^2 για κάθε x,y\in\mathbb{R} οπότε σταθεροποιώντας το y ως x_0 παίρνουμε αφενός ότι για κάθε x\neq x_0 είναι

\left|\dfrac{g(x)-g(x_0)}{x-x_0}\right|\leq |x-x_0| και αφετέρου από το κριτήριο παρεμβολής ότι
\displaystyle\lim_{x\to x_0}\dfrac{g(x)-g(x_0)}{x-x_0}=0 δηλαδή g'(x_0)=0. Επειδή αυτό συμβαίνει για το τυχαίο x_0, συμβαίνει για κάθε x_0\in\mathbb{R}.

Άρα g'(x)=0 οπότε η g είναι σταθερή. Επειδή επιπλέον g(0)=0 άρα g(x)=0 για κάθε x\in\mathbb{R}.

Άρα f(f(x))=x για κάθε x\in\mathbb{R}.

Θα αποδείξουμε τώρα ότι f(x)=x για κάθε x\in\mathbb{R}

Επειδή η f είναι γνησίως αύξουσα, αν υπάρχει x_0 ώστε f(x_0)>x_0 τότε παίρνουμε f(f(x_0))>f(x_0)=x_0 δηλαδή x_0>x_0, άτοπο

Αν υπάρχει x_0 ώστε f(x_0)<x_0 τότε παίρνουμε f(f(x_0))<f(x_0)=x_0 δηλαδή x_0<x_0, άτοπο

Άρα f(x)=x για κάθε x\in\mathbb{R} συνάρτηση που ικανοποιεί τις αρχικές συνθήκες του προβλήματος.

Αλέξανδρος

Re: Από ανισότητα σε ισότητα

Δημοσιεύτηκε: Δευ Ιαν 02, 2017 7:58 pm
από M.S.Vovos
Πολύ ωραία κ. Αλέξανδρε! :clap2: