אינפי 1 לתיכוניסטים תש"ע

אינפי 1 לתיכוניסטים

כאן יהיה המקום שלנו להיעזר אחד בשני בקורס חשבון אינפיניטסימלי 1. אתם מוזמנים לשאול שאלות ולדון בבעיות הנוגעות לקורס אינפי 1 - סטודנטים הלומדים בשתי הקבוצות מוזמנים להגיב כאן.

ארכיון

ארכיון 1

תרגילים + פתרונות

תרגיל 1

תרגיל 2

תרגיל 3

תרגיל 4

תרגיל 5

תרגיל 6

תרגיל 7

תרגיל 8

תרגיל 9

שאלות

שאלה

אני לא בטוח במשהו: במבחן ד'אלמבר , כתוב במייזלר שהטור מתבדר אם החלוקה גדולה או שווה ל 1. אני זוכר שהמתרגל פעם קיבל שהחלוקה שווה ל 1 אבל אמר שזה לא אומר כלום. אז מה נכון?

תשובה

אני אסביר. אם $\forall n : \frac{a_{n+1}}{a_n}\geq 1$ זה אומר שהסדרה מונוטונית עולה. מכיוון שהיא חיובית, זה אומר שהיא בהכרח לא שואפת לאפס ולכן הטור מתבדר.

לעומת זאת, אם $\lim_{n\rightarrow \infty}\frac{a_{n+1}}{a_n}=1$ לא ניתן לדעת אם הטור מתכנס, משמע יש דוגמאות לשני הכיוונים. הטור ההרמוני $\sum \frac{1}{n}$ מקיים את התכונה הזו ומתבדר, ואילו הטור $\sum \frac{1}{n^2}$ מקיים את התכונה הזו ומתכנס ($\lim_{n\rightarrow \infty}\frac{n^2}{(n+1)^2}=1$)

שאלה

איך אני מראה שלמשוואה tg x = x יש אינסוף פתרונות ממשיים?

תשובה

$\lim_{x\rightarrow \frac{\pi}{2} +\pi k}tgx - x= \lim_{x\rightarrow \frac{\pi}{2} +\pi k}\frac{sinx}{cosx} - x = \pm \infty$

ולכן לפי משפט ערך הביניים כל ערך ממשי מתקבל בין השאיפה לאינסוף ומינוס אינסוף, וזה קורה אינסוף פעמים (לכל k). בפרט, 0 מתקבל אינסוף פעמים, ולכן $tgx=x$ אינסוף פעמים.

שאלה

האם פונ' חח"ע ועל היא מונוטונית?

תשובה

רציפה או לא? קח את x על הרציונליים, ו2x על האי רציונליים, חח"ע ועל ואינה מונוטונית.

אם היא רציפה, היא חייבת להיות מונוטונית לפי משפט ערך הביניים (תרגיל) ואפילו לא צריך את העל.

שאלה

נניח שיש לי פונקצייה שמוגדרת בתחום x>a, ובדיוק בנק' x=a יש אי-רציפות בצורה של 'אסימפטוטה' - האם זו אי רציפות מסוג ראשון, או שני?

תשובה

מה זה צורה של אסימפטוטה. ההגדרה מאד מאד פשוטה:

אי רציפות סליקה: קיים גבול סופי בנקודה

אי רציפות ממין ראשון: קיימים גבולות חד צדדיים סופיים בנקודה

אי רציפות ממין שני: כל מצב אחר

הדבר היחיד שאני לא בטוח לגביו, באמת בהקשר השאלה שלך, הוא מה קורה כאשר מדברים על פונקציה בתחום הגדרה מסוים. כלומר, מה היא האי רציפות של פונקציה $\frac{x}{\sqrt{x}}$ בנקודה אפס. מצד אחד לפי ההגדרה שרשמתי למעלה זה מין שני כי לא קיים הגבול החד צדדי משמאל. מצד שני, אם נחליף את הנקודה ב0 נקבל פונקציה רציפה ב(אינסוף,0], אז זה נשמע כמו סליקה. אז אני באמת לא בטוח מה ההגדרה במקרה כזה.

שאלה

איך אפשר להוכיח שאם יש לי סדרה : $a_n$ המתכנסת ל-0, אזי : $\frac{\sum_{n=1}^{\infty}{a_n}}{n} = 0$ (כלומר הוכחה לפי הגדרת הגבול) ?

תשובה

יש טעות בשאלה. הרי הטור בוודאי לא חייב להתכנס, ולכן אין הגדרה כלל לחלוקה הנ"ל, ובפרט אין גבול.

תשובה

לא הבנתי איך זה קשור שהטור לא מתכנס... בכל מקרה מה שרשמת זה ההממוצע החשבוני של $\ a_n$,והוכחנו בהרצאה שהממוצע החשבוני של $\ a_n$ מתכנס לאותו גבול כמו $\left\{a_n\right\}_{n=1}^{\infty}$ לכן אם הגבול של $\left\{a_n\right\}_{n=1}^{\infty}$ הוא 0 זה גם הגבול של הממוצע החשבוני :)

מוכיחים את המשפט של השוויון בין הגבולות (בצורה כללית) בעזרת משפט שטולץ. http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%A9%D7%A4%D7%98_%D7%A9%D7%98%D7%95%D7%9C%D7%A5#.D7.A0.D7.99.D7.A1.D7.95.D7.97_.D7.94.D7.9E.D7.A9.D7.A4.D7.98

הטעות היא שלפי מה שכתבת, זה נראה כאילו דיברת על סכום של הטור האינסופי עד אינסוף (כאיבר אחד) נחלק ל-n (שהוא מה שרץ) ואז כמו שנאמר, זה לא ממש מוגדר. וכמו שאמרו, ההוכחה בעזרת שטולץ היא די פשוטה

אפשר גם להוכיח בעזרת סנדוויץ'? לומר שהביטוי גדול שווה מסדרת המינימומים וקטן שווה מסדרת המקסימומים, שהם תתי סדרה של an ולכן הגבול שלהם הוא 0, ולכן גם הביטוי שואף ל0?

שאלה

בתחילת הקורס נאמר שיש חובת הגשה של 80 אחוז. לא הגשתי את התרגילים 7,8 מפני שלא יכלתי להגיע לאוניברסיטה בזמן חופשת הסמסטר. האם אי הגשת שני תרגילים אלה יורד לי ציון?

:אפשר להגיש אותם גם ביום ראשון.

שאלה

תהי סדרה an. אם הגבול של an^2 קיים ושווה למס' ממשי כלשהו, מה זה אומר לי לגבי הגבול של an? הוא לא חייב להיות קיים, נכון? אבל במידה וכן: הוא יכול להיות פלוס מינוס השורש של הגבול הנ"ל, ואלו האפשרויות היחידות, נכון?

תשובה

בדיוק. תמיד התת סדרה המורכבת מהשליליים של an תתכנס למינוס השורש, ותת הסדרה של החיוביים תתכנס לשורש. אם המספר הינו אפס, אז גם an תתכנס בהכרח לאפס.

מגניב. אבל שוב, זה לא דורש שיהיה קיים גבול לan נכון?

אם יש סדרות חלקיות שמתכנסות לגבולות שונים ברור שאין גבול. וכמו שאמרתי, אם הגבול המקורי הוא אפס אז כן חייב להיות הגבול אפס גם של an.

שאלה

מה המשמעות האינטואיטיבית/גאומטרית של רציפות במידה שווה?

תשובה

מה היא רציפות? פונקציה הינה רציפה אם הגבול שלה בנקודה הוא הערך שלה בנקודה, כלומר שבכל נקודה היא שואפת לערך שלה בנקודה.

מידה שווה יכולה לדבר על גבולות באופן כללי. המילה "מידה" מתכוונת למהירות ההתכנסות. כלומר כמה מהר הפונקציה מגיעה לגבול שלה בנקודה. ואיך ניתן למדוד מהירות התכנסות? על ידי כמה קטן הדלתא שנדרש על מנת שהפונקציה תהיה במרחק אפסילון מסויים מהגבול.

כעת, המילה "שווה" אומרת שה"מידה" כלומר מהירות ההתכנסות שווה בכל נקודה בקטע בו יש רציפות במידה שווה. כלומר, לכל אפסילון, קיים דלתא, כך שאם ניקח מסדרון באורך דלתא איפשהו על ציר x, הפונקציה לא תצא בתוכו ממסדרון באורך אפסילון בציר y. ובמילים, הפונקציה מתכנסת פחות או יותר באותה מהירות לגבול שלה בכל נקודה בקטע.

שאלה

האם יש דרך למדוד למה מתכנס הטור $(-1)^n*1/n$?

ועוד שאלה לא קשורה: זה ארז שעוזר לנו כאן בכל השאלות או המתרגלים האחרים באינפי?

יש לי דה ז'ה וו שמישהו עונה לי ואומר לי כן אבל לא אומר לי איך, אז בבקשה תגידו גם איך :)

כן. (זה שארז עונה. ואני באמת לא יודע איך הוא עושה את זה D: ). במחשבון אני מקבל שהוא שווה ל-(-0.69),

כן אבל התכוונתי לתשובה ממש עם נוסחאות ומשפטים..

שאלה - קיום גבול חד-צדדי

איך אפשר להפריך קיומו של גבול חד צדדי? למשל, בפונקצייה sin(1/x) : האם מותר לי לומר שהגבול החד צדדי של 0 מימין שווה ממש לגבול של sin(x) כאשר x שואף לאינסוף, אם קיים?

תשובה

עושים את זה באלגנטיות באמצעות סדרות והגדרת הגבול לפי היינה.

לוקחים שתי סדרות $0\leq x_n,y_n \rightarrow 0$. אם היה גבול חד צדדי מימין, לפי היינה $f(x_n),f(y_n) \rightarrow L$ כאשר L הינו הגבול. אבל אנחנו נבנה סדרות כך שאחרי הפעלת הפונקציה עליהן נגיע לגבולות שונים בסתירה להגדרה הגבול לפי היינה.

הסדרות במקרה זה הינן

$x_n = \frac{1}{\frac{\pi}{2}+2 \pi n}$

$y_n = \frac{1}{-\frac{\pi}{2}+2 \pi n}$

וכמובן ש $\forall n: f(x_n)=1,f(y_n)=-1$ עבור $f=sin(\frac{1}{x})$

שאלה - רציפות במידה שווה

היום בתרגול עם ראובן הוזכר משפט על רציפות במידה שווה שמעולם לא שמעתי עליו, לא מצאתי אותו בהרצאות או בספר : אם f רציפה, וקיים עבורה גבול סופי כש-x שואף לפלוס\מינוס אינסוף (שניהם קיימים), אזי f רציפה במידה שווה. מאיפה הגיע המשפט הזה? ולמה הוא נכון?

תיקון - מצאתי אותו, והוא מנוסח כך : f רבמ"ש בקטע (a,b) <==> הפונק' f רציפה בקטע זה, וקיימים גבולות חד צדיים ל-a ו-b. השאלה שלי היא : הוא גם עובד עבור a או b שהם אינסופיים, נכון? ודבר שני, אם קיים גבול שהוא אינסוף לפונק' כאשר היא שואפת ל-b, למשל (לאחד מהם) - האם זה בהכרח סותר את רבמ"שיות הפונקצייה?

תשובה

1. אם פונקציה רציפה ב(a,b) ואחד מהם או שניהם הוא אינסוף אבל יש לה גבולות בקצות הקטע היא רציפה במ"ש. בצד הסופי, נניח a, זה אומר שניתן להשלים אותה לפונקציה רציפה בקטע (a,b]. בצד האינסופי, אם לפונקציה יש גבול זה אומר שהחל ממקום מסוים M המרחק שלה מהגבול קטן מאפסילון, ובפרט המרחק בין כל שני $f(x_1),f(x_2)$ קטן מפעמים אפסילון, ללא תלות כלל במרחק בין $x_1,x_2$. לכן מפרידים את הפונקציה ל$[a,M]$ שזה קטע סגור וחסום לכן הפונקציה רציפה בו במ"ש ולכן יש דלתא לאפסילון ו$[M,\infty)$ שם ראינו שהמרחק קטן מפעמים אפסילון בלי שום קשר לדלתא, ולכן הפונקציה רציפה באיחוד הקטעים במ"ש. אם שני הצדדים אינסופיים מחלקים את הפונקציה לשלוש וההוכחה דומה.

2. אם בצד הסופי הגבול הינו אינסוף הפונקציה אינה רציפה במ"ש, מכיוון שלפי משפט אם f אינה חסומה בקטע חסום אזי היא אינה רציפה שם במ"ש. אם הגבול הוא אינסוף באינסוף אי אפשר לדעת כי $x$ הינה כזו, והיא רציפה במ"ש, ואילו $x^2$ אינה רציפה במ"ש.