שינויים
/* שאלה 5 */
[[קטגוריה:פתרון מבחנים]][[קטגוריה:אינפי]]==שאלה 1 ==א. הוכח כי כל סדרה מתכנסת חסומה.
===פתרון===
א. כיון שהסדרה מתכנסת, קיים מקום בסדרה <math>n_1</math> כך שלכל <math>n>n_1</math> מתקיים <math>|a_n-L|<1</math> ולכן <math>L-1<a_n<L+1</math> . סה"כ:
:<math>\forall\ n:\min\{a_1,\ldots,a_{n_1},L-1\}<a_n<\max\{a_1,\ldots,a_{n_1},L+1\}</math>
ב. '''הפרכה''': ניקח סדרה אשר במקומות הזוגיים שלה שווה <math>n</math> , ובמקומות האי-זוגיים <math>n^2</math> :
:<math>a_n=1,1,2,4,3,9,4,16,\ldots</math>
'''הפרכה נוספת''':ניקח את הסדרה הבאה:<math>a_n=1,3,1,23,41,3,9\ldots</math>מתקיים:<math>\frac{a_{n+1}}{a_n}=\frac13,43,16\frac13,3,\frac13,3,...\ldots</math>
==שאלה 2==
נניח כי <math>f </math> פונקציה רציפה ב- <math>[0,\infty)</math>, גזירה ב- <math>(0,\infty)</math>. בנוסף נתון כי <math>f(0)=0</math> והנגזרת <math>f'</math>מונוטונית עולה ב- <math>(0,\infty)</math>.
א. הוכיחו כי <math>f'(x)\geq ge\frac{f(x)}{x}</math> ב- <math>(0,\infty)</math>.
ב. הוכיחו כי הפונקציה <math>g(x)=\frac{f(x)}{x}</math> מונוטונית עולה ב- <math>(0,\infty)</math>.
===פתרון===
א. יהי <math>x>0</math>. נפעיל את משפט לגראנגלגראנז' על הפונקציה <math>f </math> בקטע <math>[0,x]</math>. לכן קיימת נקודה <math>0<c<x</math> כך ש: ::<math>f'(c)=\frac{f(x)-f(0)}{x-0}=\frac{f(x)}{x}</math>
אבל מתוך מונוטוניות הנגזרת, אנו מקבלים:
ב. נוכיח כי הנגזרת חיובית ולכן הפונקציה מונוטונית עולה
:<math>g'(x)=\dfrac{x\cdot f'(x)-f(x)}{x^2}</math>
==שאלה 3==
קבעו האם קיים הגבול ואם כן מצאו אותו:
א. <math>\lim\limits_{n\to\infty}\sqrt[n]{1^n+2^n+\cdots+2012^n}</math>
ד. <math>\lim\limits_{x\to1}\left[\dfrac1{x-1}-\dfrac1{\ln(x)}\right]</math>
===פתרון===
א. נפעיל את משפט הסנדוויץ':
:<math>2012=\sqrt[n]{2012^n}\le\sqrt[n]{1^n+2^n+\cdots+2012^n}\le\sqrt[n]{2012^n+2012^n+\cdots+2012^n}=\sqrt[n]{2012\cdot2012^n}\to2012</math>
ד.
:<math>\dfrac1{x-1}-\dfrac1{\ln(x)}=\dfrac{\ln(x)-x+1}{(x-1)\ln(x)}</math>
נגזור את המונה ואת המכנה לקבלת:
:<math>\dfrac{\frac1x-1}{\ln(x)+\frac{x-1}{x}}=\dfrac{1-x}{x\ln(x)+x-1}</math>
שוב נגזור את המונה ואת המכנה לקבלת:
:<math>-\dfrac1{\ln(x)+1+1}\to-\frac12</math>
ולכן לפי כלל לופיטל, זה גם הגבול המקורי.
==שאלה 4==
תהי <math>f(x)=x^2\sin\left(\frac1x\right)</math>
ב. האם <math>f'</math> רציפה במ"ש בתחום <math>(0,\infty)</math>?
===פתרון===
א.<br>
נבחן את הנגזרת בקטע:
<math>f'(x)=2xsin2x\Bigcdot\sin\left(\frac{1}{x}frac1x\Bigright)-\cos\Bigleft(\frac{1}{x}frac1x\Bigright)</math>. כיוון שגבולותיה באפס ובאינסוף סופיים כיון שגבולה באינסוף סופי והיא רציפה בכל נקודה בקטע, היא חסומה בקטע<math>[1,\infty)</math>.
בסה"כ הנגזרת חסומה ולכן לפי משפט הפונקציה <math>f</math> רציפה במ"ש בקטע.
ב.<br>ניקח את שתי הסדרות <math>x_n=\frac{1}dfrac1{2\pi n}</math>, ו-<math>y_n=\frac{1}dfrac1{\frac{\pi}{2}+2\pi n}</math>. קל לוודא כי:
ולכן 'f אינה רציפה במ"ש בקטע. ג. '''הפרכה''': <math>f(x)=\sqrt{x}'</math> אינה רציפה במ"ש בקטע כיוון שבאפס יש לה גבול סופי ובאינסופי נגזרתה חסומה. אולם הנגזרת שלה <math>f'(x)=\frac{1}{2\sqrt{x}}</math> אינה חסומה בסביבת אפס.
ג.<br>
;הפרכה
<math>f(x)=\sqrt{x}</math> רציפה במ"ש בקטע כיון שב-0 יש לה גבול סופי ובאינסופי נגזרתה חסומה. אולם הנגזרת שלה <math>f'(x)=\dfrac1{2\sqrt{x}}</math> אינה חסומה בסביבת <math>0</math>.
הפרכה נוספת:
<math>xsinx\Bigcdot\sin\left(\frac{1}{x}tfrac1x\Bigright)</math> בעלת גבולות סופיים בשני קצוות הקטע, ולכן רציפה שם במ"ש. קל לוודא כי נגזרתה אינה חסומה בקטע.
==שאלה 5==
עבור כל אחד מהטורים הבאים קבעו: מתבדר/ מתכנס בהחלט/ מתכנס בתנאי:
א. <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty(-1)^n\cdot\sin\Big(\sqrt{n+1}-\sqrt{n}\Big)</math>
ג. <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\dfrac{\cos^2\left(\frac{n\pi}{2}\right)}{n}</math>
===פתרון===
א.
לכן קל לוודא לפי מבחן ההשוואה הגבולי כי הטורים
חברים, ולכן הטור אינו מתכנס בהחלט.
ב.<br>ברור שהחל מ- <math>n=9</math> מתקיים <math>\sqrt{n}\ge3</math> ולכן:<math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\dfrac{n+1}{n^\sqrt{n}}\le\sum_{n=1}^\infty\dfrac{n+1}{n^3}=\sum_{n=1}^\infty\left[\dfrac1{n^2}+\dfrac1{n^3}\right]</math>ולכן הטור מתכנס בהחלט.
ג.<br>
בכל מקום זוגי <math>\cos^2\left(\frac{n\pi}{2}\right)=1</math> ובכל מקום אי-זוגי זה שווה 0 לכן הטור הוא בעצם הטור המתבדר
:<math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\frac1{2n}</math> .
ד.<br>נפעיל את מבחן המנה לקבלת::<math>\dfrac{a_{n+1}}{a_n}=\dfrac{(n+1)^{n+1}(n!)^2}{n^n\big((n+1)!\big)^2}=\left(\dfrac{n+1}{n}\right)^n\cdot\dfrac1{n+1}\to e\cdot0=0</math>ולכן הטור מתכנסבהחלט.