הבדלים בין גרסאות בדף "משתמש:אור שחף/133 - תרגול/22.5.11"
(←דוגמה 3 משיעור קודם) |
(←אינטגרציה איבר-איבר בסדרות) |
||
שורה 27: | שורה 27: | ||
נרשום את הטור כ-<math>\sum_{n=1}^\infty (x(1-x))^n</math> נסמן <math>f(x)=x(1-x)</math> ונחסום אותה: <math>f(x)=x-x^2\implies f'(x)=1-2x</math> ו-<math>f'(x)=0\iff x=\frac12</math>, שהיא מקסימום כי <math>f''(1/2)=1-2=-1<0</math>. נותר לבדוק את קצוות הקטע: <math>x\in[0,1]\implies0\le x(1-x)\le\frac14\implies f_n(x)=(x(1-x))^n\le\left(\frac14\right)^n</math>. לפי מבחן ה-M של ווירשטרס <math>\sum_{n=1}^\infty\frac1{4^n}</math> מתכנס (כי זהו טור הנדסי) ולכן מקבילים כי הטור <math>\sum_{n=1}^\infty x^n(1-x)^n</math> מתכנס במ"ש. | נרשום את הטור כ-<math>\sum_{n=1}^\infty (x(1-x))^n</math> נסמן <math>f(x)=x(1-x)</math> ונחסום אותה: <math>f(x)=x-x^2\implies f'(x)=1-2x</math> ו-<math>f'(x)=0\iff x=\frac12</math>, שהיא מקסימום כי <math>f''(1/2)=1-2=-1<0</math>. נותר לבדוק את קצוות הקטע: <math>x\in[0,1]\implies0\le x(1-x)\le\frac14\implies f_n(x)=(x(1-x))^n\le\left(\frac14\right)^n</math>. לפי מבחן ה-M של ווירשטרס <math>\sum_{n=1}^\infty\frac1{4^n}</math> מתכנס (כי זהו טור הנדסי) ולכן מקבילים כי הטור <math>\sum_{n=1}^\infty x^n(1-x)^n</math> מתכנס במ"ש. | ||
===אינטגרציה איבר-איבר בסדרות=== | ===אינטגרציה איבר-איבר בסדרות=== | ||
− | אם <math>f_n</math> סדרת פונקציות רציפות המתכנסות במ"ש. לפונקציות f בקטע I אז f אינטגרבילית בקטע ומתקיים <math>\lim_{n\to\infty}\int\ | + | אם <math>f_n</math> סדרת פונקציות רציפות המתכנסות במ"ש. לפונקציות f בקטע I אז f אינטגרבילית בקטע ומתקיים <math>\lim_{n\to\infty}\int\limits_a^b f_n=\int\limits_a^b\lim_{n\to\infty}f_n=\int\limits_a^b f</math> |
+ | |||
===דוגמה 5=== | ===דוגמה 5=== | ||
קבע האם <math>\lim_{n\to\infty}\int\limits_0^1 f_n</math> מתכנס כאשר <math>0\le x\le1</math> ו-<math>f_n(x)=nxe^{-nx^2}</math>. נציב <math>y=x^2</math> ואז <math>\int\limits_0^1 f_n=\frac12\int\limits_0^1ne^{-ny}\mathrm dy=\frac12\left[\frac{ne^{-ny}}{-n}\right]_{y=0}^1=-\frac12e^{-n}+\frac12\to\frac12</math> עבור צד ימין <math>f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=\lim_{n\to\infty}\frac{nx}{e^{nx2}}=0</math> (השיוויון האחרון לפי לופיטל) ולכן ברור כי <math>\lim_{n\to\infty}\int\limits_0^1 n<math>xe^{-nx^2}\mathrm dx</math></math> ז"א אכן לא מתקיים שיוויון. | קבע האם <math>\lim_{n\to\infty}\int\limits_0^1 f_n</math> מתכנס כאשר <math>0\le x\le1</math> ו-<math>f_n(x)=nxe^{-nx^2}</math>. נציב <math>y=x^2</math> ואז <math>\int\limits_0^1 f_n=\frac12\int\limits_0^1ne^{-ny}\mathrm dy=\frac12\left[\frac{ne^{-ny}}{-n}\right]_{y=0}^1=-\frac12e^{-n}+\frac12\to\frac12</math> עבור צד ימין <math>f(x)=\lim_{n\to\infty}f_n(x)=\lim_{n\to\infty}\frac{nx}{e^{nx2}}=0</math> (השיוויון האחרון לפי לופיטל) ולכן ברור כי <math>\lim_{n\to\infty}\int\limits_0^1 n<math>xe^{-nx^2}\mathrm dx</math></math> ז"א אכן לא מתקיים שיוויון. |
גרסה מ־23:09, 28 במאי 2011
תוכן עניינים
התכנסות במ"ש (המשך)
משפט דיני
אם סדרת פונקציות רציפה המוגדרת בקטע ומתכנסת נקודתית בקטע זה לפונקציה רציפה f. בנוסף סדרה עולה לכל . אזי מתכנסת במ"ש ב-.
דוגמה 1
בדוק הכנסות עבור הסדרה בקטע
פתרון
נישם לב שעבור x בקטע . קל לראות גם שפונקצית הגבול . ברור כי רציפות ובקטע מתקיים . ברור כי פונקציה הגבול רציפה ולכן מתקיימים תנאי משפט דיני, מכאן שההתכנסות במ"ש.
פתרון
נשים לב שנתון קטע פתוח, לכן לא ניתן להשתמש בתנאי דיני. ברור לנו שפונקצית הגבול ומכיוון ש-.
דוגמה 2
קבעו אם הטור מתכנס ב-.
פתרון
נשתמש בטור הנדסי, נרשום ולכן יש התכנסות לפונקציה רציפה בקטע. ברור שאיברי הטור פונקציות רציפות ואי שליליות (ולכן מתקיימת מונוטוניות). מסקנה: לפי משפט דיני ההתכנסות במ"ש.
דוגמה 3 משיעור קודם
הוכח או הפרך: אם סדרת פונקציות המתכנסת במ"ש לפונקצית הגבול f וכן פונקציה רציפה אז היא סדרת פונקציות המתכנסות במ"ש לפונקצית הגבול .
פתרון
נשים לב כי g רציפה בקטע סגור ולכן רציפה במ"ש. כלומר לכל יש כך שאם אז . בנוסף נתון ש- מתכנסת במ"ש ולכן יש N כך שלכל מתקיים (בפרט אפשר לבחור . נשים לב ש- מוגדרת היטב ושם לכל ובפרט עבור מתקיים .
מבחן ה-M של ווירשטראס
יהי טור פונקציות בקטע I. אם קיים טור מתכנסשל מספרים חיוביים כך שלכל n גדול מספיק ולכל מתקיים אז מתכנס במ"ש ב-I.
דוגמה 4
הוכח כי מתכנס במ"ש ב-.
פתרון
נרשום את הטור כ- נסמן ונחסום אותה: ו-, שהיא מקסימום כי . נותר לבדוק את קצוות הקטע: . לפי מבחן ה-M של ווירשטרס מתכנס (כי זהו טור הנדסי) ולכן מקבילים כי הטור מתכנס במ"ש.
אינטגרציה איבר-איבר בסדרות
אם סדרת פונקציות רציפות המתכנסות במ"ש. לפונקציות f בקטע I אז f אינטגרבילית בקטע ומתקיים
דוגמה 5
קבע האם מתכנס כאשר ו-. נציב ואז עבור צד ימין (השיוויון האחרון לפי לופיטל) ולכן ברור כי </math> ז"א אכן לא מתקיים שיוויון.
נראה ש- לא מתכנסת במ"ש.
=פתרון
ברור כי פונקצית הגבול היא 0. נשתש במבחן ה-M (כי כל גישה אחרת דורשת חלוקה לקטעים). נחפש מקסימום ל-: ונקבל . מתקיים .