שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

משפט ערך הביניים

נוספו 84 בתים, 23:31, 26 בינואר 2016
<videoflash>NxqtPr0wWJg</videoflash>
תהי <math>f</math> פונקציה הרציפה בקטע </math>[a,b]</math>. אזי לכל <math>\alpha</math> בין <math>f(a),f(b)</math> קיימת <math>c\in[a,b]</math> כך ש - <math>f(c)=\alpha</math>
===הוכחה===
 
ראשית, נוכיח משפט חלש יותר:
תהי <math>f</math> פונקציה הרציפה בקטע </math>[a,b]</math>. אזי אם <math>f(a)f(b)<0</math> קיימת <math>c\in[a,b]</math> כך ש - <math>f(c)=0</math>.
כלומר, פונקציה רציפה חייבת להתאפס בין נקודה בה היא מקבלת ערך שלילי לבין נקודה לנקודה בה היא מקבלת ערך חיובי. (היא לא יכול יכולה "לדלג" על ציר </math>x</math>.)
'''הוכחה:'''
נגדיר <math>I_1=[a,b]</math>. כעת, אם <math>f(\tfrac{a+b}{2})=0</math> סיימנו.
'''הוכחה.'''נגדיר אחרת, נחלק את הקטע לשניים, וניקח <math>I_1I_2=[a,\tfrac{a+b}{2}]</math>. כעת, אם או <math>f(I_2=[\fractfrac{a+b}{2})=0,b]</math> סיימנוכך שהפונקציה תקבל סימנים מנוגדים בקצות הקטע.
אחרת, נחלק את הקטע לשניים, וניקח <math>I_2=[a,\frac{a+b}{2}]</math> או <math>I_2=[\frac{a+b}{2},b]</math> כך שהפונקציה תקבל סימנים מנוגדים בקצות הקטע. נחלק שוב את הקטע באופן דומה עד שנקבל נקודה בה הפונקציה מתאפסת, או שנקבל סדרה של קטעים המוכלים זה בזה, בעלי אורך שואף לאפס (שכן אנחנו מחלקים את האורך בשתים כל בשתיים בכל פעם).
אם קיבלנו סדרה אינסופית של קטעים <math>I_n=[a_n,b_n]</math>, היא מקיימת את [[הלמה של קנטור]] ויש נקודת גבול משותפת <math>\lim a_n = \lim b_n = c\in [a,b]</math>
כעת, כיוון כיון שהפונקציה רציפה, לפי היינה
::<math>f(c)=\lim f(a_n) = \lim f(b_n)</math>.
אבל כיוון כיון שהפונקציה מקבל אינסוף ערכים שליליים על סדרות אלה, וגם אינסוף ערכים חיוביים, הגבול חייב להיות אפס, כלומר
::<math>f(c)=0</math>
כעת נשוב למקרה הכללי. נביט בפונקציה <math>g(x)=f(x)-\alpha</math>. כיון ש- <math>\alpha</math> בין <math>f(a),f(b)</math> ברור כי
<math>g(a)\cdot g(b)< 0</math>.
כעת נחזור למקרה הכללי. נביט בפונקציה <math>g(x)=f(x)-\alpha</math>. כיוון ש <math>\alpha</math> בין <math>f(a)לפי המשפט לעיל,f(b)קיימת </math> ברור כי <math>g(a)g(b)< 0c</math>. לפי המשפט לעיל, קיימת c בקטע כך ש - <math>g(c)=0</math> כלומר, <math>f(c)=\alpha</math> כפי שרצינו.<math>\blacksquare</math>
[[קטגוריה:אינפי]]
226
עריכות