מבחן אינפי 1 סמסטר א' מועד ב' תשע"ב: הבדלים בין גרסאות בדף
(←סעיף א) |
לב זלוטניק (שיחה | תרומות) (←פתרון) |
||
| (7 גרסאות ביניים של 2 משתמשים אינן מוצגות) | |||
| שורה 1: | שורה 1: | ||
=שאלה 1= | =שאלה 1= | ||
צטטו והוכיחו את משפט | צטטו והוכיחו את [[משפט לייבניץ]] על התכנסות טורים בעלי סימנים מתחלפים. אין צורך לצטט ולהוכיח את הטענה לגבי השארית. | ||
=שאלה 2= | =שאלה 2= | ||
| שורה 8: | שורה 8: | ||
ב.<math>\lim_{n \to \infty} n^{sin \frac{n \pi}{2}}</math> | ב.<math>\lim_{n \to \infty} n^{sin \frac{n \pi}{2}}</math> | ||
===פתרון=== | |||
א. | |||
<math>\lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{x}}=\lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{x}\frac{3x+2x^2}{3x+2x^2}}=\lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{3x+2x^2}(3+2x)}=e^3</math> | |||
הערה: ניתן לפתור גם באמצעות לופיטל. | |||
ב. | |||
אין גבול, קל לראות שהחזקות חוזרות באופן מחזורי על 0,1 ומינוס 1, ולכן 0, אינסוף ואחד הם גבולות חלקיים '''שונים''' של הסדרה. | |||
=שאלה 3= | =שאלה 3= | ||
| שורה 15: | שורה 27: | ||
ב.<math>\sum_{n=1}^{\infty}( \sqrt{n} - \sqrt{n-1})^{\frac{3n+2}{n+6}}</math> | ב.<math>\sum_{n=1}^{\infty}( \sqrt{n} - \sqrt{n-1})^{\frac{3n+2}{n+6}}</math> | ||
===פתרון=== | |||
א. | |||
נפעיל את מבחן העיבוי לקבל שהטור חבר של | |||
::<math>\sum 2^n\frac{1}{2^n\sqrt[3]{ln(2^n)}}=\sum \frac{1}{\sqrt[3]{n}\sqrt[3]{ln(2)}}</math> | |||
וזה כמובן טור מתבדר כיוון ששליש קטן מאחד. | |||
ב. | |||
<math>\sum( \sqrt{n} - \sqrt{n-1})^{\frac{3n+2}{n+6}}=\sum \Big(\frac{1}{\sqrt{n}+\sqrt{n-1}}\Big)^{3-\frac{16}{n+6}}</math> | |||
וזה קטן או שווה לטור '''המתכנס''': | |||
::<math>\sum \frac{1}{n^{\frac{3}{2}}}</math> | |||
=שאלה 4= | =שאלה 4= | ||
א. | |||
הוכיחו שאם <math>f(x)</math> מוגדרת ורציפה בכל <math>\mathbb{R}</math>, אז עבור כל | הוכיחו שאם <math>f(x)</math> מוגדרת ורציפה בכל <math>\mathbb{R}</math>, אז עבור כל | ||
<math>x \in \mathbb{R}</math> מתקיים <math>\lim_{h \to 0} [f(x+h)-f(x-h)]=0</math>. | <math>x \in \mathbb{R}</math> מתקיים <math>\lim_{h \to 0} [f(x+h)-f(x-h)]=0</math>. | ||
' | ב. | ||
הוכיחו שההיפך של סעיף א' אינו נכון. ז.א. יתכן שלכל <math>x \in \mathbb{R}</math> מתקיים | |||
<math>\lim_{h \to 0} [f(x+h)-f(x-h)]=0</math> ובכל זאת <math>f(x)</math> אינה רציפה בכל <math>x \in \mathbb{R}</math>. | |||
===פתרון=== | |||
א. | |||
לפי רציפות, ולפי הגדרת היינה לגבול, לכל סדרה <math>x_n\rightarrow x</math> מתקיים <math>f(x_n)\rightarrow f(x)</math>. | לפי רציפות, ולפי הגדרת היינה לגבול, לכל סדרה <math>x_n\rightarrow x</math> מתקיים <math>f(x_n)\rightarrow f(x)</math>. | ||
לכן, לכל סדרה <math>h_n\rightarrow 0</math> מתקיים <math>x+h_n\rightarrow x</math> ולכן <math>f(x+h_n)\rightarrow f(x)</math>. באופן דומה מקבלים <math>f(x-h_n)\rightarrow x</math> וקיבלנו את הדרוש. | לכן, לכל סדרה <math>h_n\rightarrow 0</math> מתקיים <math>x+h_n\rightarrow x</math> ולכן <math>f(x+h_n)\rightarrow f(x)</math>. באופן דומה מקבלים <math>f(x-h_n)\rightarrow f(x)</math> וקיבלנו את הדרוש. | ||
ב. | |||
ניקח פונקציה קבועה למעט אי רציפות סליקה אחת. כיוון שהגבול קיים וסופי בכל נקודה, ההוכחה לעיל תקיפה פרט לשימוש בגבול במקום בערך בנקודה. | |||
=שאלה 5= | =שאלה 5= | ||
הוכיחו שקיימים <math>\infty</math> מספרים <math>x \in \mathbb{R}</math> כך ש-<math>tan x= x</math>. | הוכיחו שקיימים <math>\infty</math> מספרים <math>x \in \mathbb{R}</math> כך ש-<math>tan x= x</math>. | ||
===פתרון=== | |||
בכל קטע מהצורה <math>(\frac{\pi}{2}+\pi k,\frac{\pi}{2}+\pi (k+1))</math> הפונקציה tan שואפת לאינסוף בקצה הימני של הקטע, ולמינוס אינסוף בקצה השמאלי. | |||
הפונקציה x חסומה בכל קטע מהצורה הזו, ולכן קל להראות שהפונקציה <math>h(x)=tan(x)-x</math> מקבלת ערך שלילי קרוב לקצה השמאלי, וערך חיובי קרוב לקצה הימני ולפי [[משפט ערך הביניים]] מקבל אפס בקטע, כפי שרצינו. | |||
=שאלה 6= | =שאלה 6= | ||
השתמשו בפיתוח טיילור של הפונקציה <math>ln(\frac{1+x}{1-x})</math> לחשב את <math>ln 2</math> עם טעות קטנה מ-<math>2 \times 10^{-4}</math>. | השתמשו בפיתוח טיילור של הפונקציה <math>ln(\frac{1+x}{1-x})</math> לחשב את <math>ln 2</math> עם טעות קטנה מ-<math>2 \times 10^{-4}</math>. | ||
===פתרון=== | |||
.... -_- | |||
גרסה אחרונה מ־08:11, 20 באפריל 2012
שאלה 1
צטטו והוכיחו את משפט לייבניץ על התכנסות טורים בעלי סימנים מתחלפים. אין צורך לצטט ולהוכיח את הטענה לגבי השארית.
שאלה 2
קבעו אם כל גבול קיים, ואם כן חשבו אותו.
א. [math]\displaystyle{ \lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{x}} }[/math]
ב.[math]\displaystyle{ \lim_{n \to \infty} n^{sin \frac{n \pi}{2}} }[/math]
פתרון
א.
[math]\displaystyle{ \lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{x}}=\lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{x}\frac{3x+2x^2}{3x+2x^2}}=\lim_{x \to 0^{+}}{( 1+3x+2x^2 )}^{\frac{1}{3x+2x^2}(3+2x)}=e^3 }[/math]
הערה: ניתן לפתור גם באמצעות לופיטל.
ב.
אין גבול, קל לראות שהחזקות חוזרות באופן מחזורי על 0,1 ומינוס 1, ולכן 0, אינסוף ואחד הם גבולות חלקיים שונים של הסדרה.
שאלה 3
קבעו אם כל טור מתכנס או מתבדר:
א. [math]\displaystyle{ \sum_{n=3}^{\infty} \frac{1}{n \sqrt[3]{ln n}} }[/math]
ב.[math]\displaystyle{ \sum_{n=1}^{\infty}( \sqrt{n} - \sqrt{n-1})^{\frac{3n+2}{n+6}} }[/math]
פתרון
א.
נפעיל את מבחן העיבוי לקבל שהטור חבר של
- [math]\displaystyle{ \sum 2^n\frac{1}{2^n\sqrt[3]{ln(2^n)}}=\sum \frac{1}{\sqrt[3]{n}\sqrt[3]{ln(2)}} }[/math]
וזה כמובן טור מתבדר כיוון ששליש קטן מאחד.
ב.
[math]\displaystyle{ \sum( \sqrt{n} - \sqrt{n-1})^{\frac{3n+2}{n+6}}=\sum \Big(\frac{1}{\sqrt{n}+\sqrt{n-1}}\Big)^{3-\frac{16}{n+6}} }[/math]
וזה קטן או שווה לטור המתכנס:
- [math]\displaystyle{ \sum \frac{1}{n^{\frac{3}{2}}} }[/math]
שאלה 4
א.
הוכיחו שאם [math]\displaystyle{ f(x) }[/math] מוגדרת ורציפה בכל [math]\displaystyle{ \mathbb{R} }[/math], אז עבור כל [math]\displaystyle{ x \in \mathbb{R} }[/math] מתקיים [math]\displaystyle{ \lim_{h \to 0} [f(x+h)-f(x-h)]=0 }[/math].
ב.
הוכיחו שההיפך של סעיף א' אינו נכון. ז.א. יתכן שלכל [math]\displaystyle{ x \in \mathbb{R} }[/math] מתקיים [math]\displaystyle{ \lim_{h \to 0} [f(x+h)-f(x-h)]=0 }[/math] ובכל זאת [math]\displaystyle{ f(x) }[/math] אינה רציפה בכל [math]\displaystyle{ x \in \mathbb{R} }[/math].
פתרון
א.
לפי רציפות, ולפי הגדרת היינה לגבול, לכל סדרה [math]\displaystyle{ x_n\rightarrow x }[/math] מתקיים [math]\displaystyle{ f(x_n)\rightarrow f(x) }[/math].
לכן, לכל סדרה [math]\displaystyle{ h_n\rightarrow 0 }[/math] מתקיים [math]\displaystyle{ x+h_n\rightarrow x }[/math] ולכן [math]\displaystyle{ f(x+h_n)\rightarrow f(x) }[/math]. באופן דומה מקבלים [math]\displaystyle{ f(x-h_n)\rightarrow f(x) }[/math] וקיבלנו את הדרוש.
ב.
ניקח פונקציה קבועה למעט אי רציפות סליקה אחת. כיוון שהגבול קיים וסופי בכל נקודה, ההוכחה לעיל תקיפה פרט לשימוש בגבול במקום בערך בנקודה.
שאלה 5
הוכיחו שקיימים [math]\displaystyle{ \infty }[/math] מספרים [math]\displaystyle{ x \in \mathbb{R} }[/math] כך ש-[math]\displaystyle{ tan x= x }[/math].
פתרון
בכל קטע מהצורה [math]\displaystyle{ (\frac{\pi}{2}+\pi k,\frac{\pi}{2}+\pi (k+1)) }[/math] הפונקציה tan שואפת לאינסוף בקצה הימני של הקטע, ולמינוס אינסוף בקצה השמאלי.
הפונקציה x חסומה בכל קטע מהצורה הזו, ולכן קל להראות שהפונקציה [math]\displaystyle{ h(x)=tan(x)-x }[/math] מקבלת ערך שלילי קרוב לקצה השמאלי, וערך חיובי קרוב לקצה הימני ולפי משפט ערך הביניים מקבל אפס בקטע, כפי שרצינו.
שאלה 6
השתמשו בפיתוח טיילור של הפונקציה [math]\displaystyle{ ln(\frac{1+x}{1-x}) }[/math] לחשב את [math]\displaystyle{ ln 2 }[/math] עם טעות קטנה מ-[math]\displaystyle{ 2 \times 10^{-4} }[/math].
פתרון
.... -_-