Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

Συντονιστής: emouroukos

Άβαταρ μέλους
chris_gatos
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6970
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 9:03 pm
Τοποθεσία: Ανθούπολη

Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris_gatos »

Διαβάζοντας ένα ξενόγλωσσο βιβλίο ( Τhe calculus lifesaver-A.Banner,λέκτορα μαθηματικών του Princeton)
βρήκα μια πάρα πολύ ωραία απόδειξη του πρώτου θεμελιώδους θεωρήματος του ολοκληρωτικού λογισμού,την οποία και σκέφτηκα να παραθέσω,για να τη δείτε κι εσείς...
Αν και φαίνεται λίγο ''κυκλικός'' ο τρόπος σκέψης (εκεί θα ήθελα τη γνώμη σας),δεν παύει να είναι μια απόδειξή που είναι απαλλαγμένη απο τον ε-δ ορισμό...
ΕΚΦΩΝΗΣΗ
Εστω f συνεχής σε διάστημα Δ και α σημείο του Δ.Τότε για τη συνάρτηση \displaystyle{\displaystyle  
F(x) = \int\limits_a^x {f(t)dt} ,x \in \Delta  
},ισχύει : \displaystyle{\displaystyle  
F^{\prime} (x) = f(x),\forall x \in \Delta  
}.

Aπόδειξη
Θεωρούμε τη διαφορά :
\displaystyle{\displaystyle  
F(x + h) - F(x) = \int\limits_a^{x + h} {f(t)dt - \int\limits_a^x {f(t)dt = } } \int\limits_x^{x + h} {f(t)dt} ,\mu \varepsilon {\text{ h > 0}} 
}, x,x+h σημεία του Δ.
Απο το θεώρημα της μέσης τιμής του ολ.λογισμού προκύπτει πως υπάρχει τουλάχιστον ένας c στο [χ,χ+h],τέτοιος ώστε:
\displaystyle{\displaystyle  
\int\limits_x^{x + h} {f(t)dt}  = \left[ {\left( {x + h} \right) - x} \right]f(c) = hf(c) 
}.
Αρα F(x+h)-F(x)=hf(c) , c στο [x,x+h] (Η διαδικασία είναι παρόμοια,ακομή και αν h<0,μόνο που εκέι δουλεύουμε στο [χ+h,χ]).
Διαιρόντας με h>0,λαμβάνουμε :
\displaystyle{\displaystyle  
\frac{{F(x + h) - F(x)}} 
{h} = f(c) 
}.
Το σημαντικό είναι πως το χ θεωρείται σταθερό και πως το c τελικά εξαρτάται (είναι συνάρτηση) του h.έστω c(h).
Τότε,όσο το h->0 το c(h)->x ( αφού x<=c(h)<=x+h ) .Οπότε ,λόγω της συνέχειας της f προκύπτει :\displaystyle{\displaystyle  
\mathop {\lim }\limits_{h \to 0} f(c(h)) = f(x) 
}.
Aρα έχουμε :\displaystyle{\displaystyle  
\mathop {\lim }\limits_{h \to 0} \frac{{F(x + h) - F(x)}} 
{h} = \mathop {\lim }\limits_{h \to 0} f(c(h)) = f(x) 
}.
Απο το τελευταίο καταλαβαίνουμε πως \displaystyle{\displaystyle  
F^{\prime} (x) = f(x) 
},αρα το αποδείξαμε...
Τι λέτε;
Χρήστος Κυριαζής
Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4485
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Χρήστο δεν είναι κακή απόδειξη αρκεί κάποιος να μην ενοχλείται από την χρήση του αξιώματος της επιλογής. Εγώ προσωπικά δεν ενοχλούμαι. 'Οπως εξ΄άλλου και πολλοί συγγραφείς που την έχουν συμπεριλάβει στα βιβλία τους
Εννοείται βέβαια ότι ο συγραφέας έχει αναπτύξει αυτοτελώς την θεωρία της ορισμένης ολοκλήρωσης και δεν ορίζει το ορισμένο ολοκλήρωμα μέσω παραγουσών. Οπότε δεν τίθεται θέμα κυκλικού επιχειρήματος.
Μαυρογιάννης
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος
Άβαταρ μέλους
chris_gatos
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6970
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 9:03 pm
Τοποθεσία: Ανθούπολη

Re: Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris_gatos »

Σωστά Νίκο,έτσι ακριβώς έχει πράξει.Πρώτα τα ορισμένα,μετά τα αόριστα...
Χρήστος Κυριαζής
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Μια λίγο διαφορετική απόδειξη: Αντί της χρήσης του θεωρήματος μέσης τιμής ολοκληρωτικού λογισμού μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ότι

\displaystyle \min\limits_{y \in [x,x+h]} f(y) \leqslant \frac{1}{h}\int_x^{x+h} f(t) \, dt \leqslant \max\limits_{y \in [x,x+h]} f(y)
Άβαταρ μέλους
nsmavrogiannis
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4485
Εγγραφή: Σάβ Δεκ 20, 2008 7:13 pm
Τοποθεσία: Αθήνα
Επικοινωνία:

Re: Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από nsmavrogiannis »

Καλό Δημήτρη αλλά εκκρεμμεί να αποδειχεί ότι όντως τα
\displaystyle \min\limits_{y \in [x,x+h]} f(y) ,   \max\limits_{y \in [x,x+h]} f(y) όταν το h τείνει στο 0 συγκλίνουν στο f(x) (δηλαδή ότι είναι συνεχείς συναρτήσεις του h) οπότε πάλι φορτώνεται η απόδειξη.
Μαυρογιάννης
Αν κανείς δεν ελπίζει, δεν θα βρεί το ανέλπιστο, οι δρόμοι για το ανεξερεύνητο θα είναι κλειστοί.
Ηράκλειτος
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Απόδειξη 1ου θεμελιώδους θεωρήματος Ολ.Λογισμού.

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Νικόλα, δεν λέω πως είναι πιο σύντομη η απόδειξη. Μόνο που αποφεύγει την χρήση του θεωρήματος μέσης τιμής ολοκληρωτικού λογισμού. (Το οποίο φαντάζομαι αποδείχθηκε πιο πριν χρησιμοποιώντας αυτές τις ανισότητες, ή κάτι παρόμοιο.)
Απάντηση

Επιστροφή στο “Ανάλυση”

Μέλη σε σύνδεση

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