שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

פתרון אינפי 1, תשס"ג, מועד ב,

נוספו 2,770 בתים, 06:03, 10 בפברואר 2017
[[קטגוריה:פתרון מבחנים]][[קטגוריה:אינפי]]
([http://u.cs.biu.ac.il/~sheinee/tests/math/88132/4ef19bf37da8b.pdf המבחן] )
==חלק א==
1) נכון. זאת ההגדרה.
2)נכון. נתבונן בסדרת הסכומים החלקיים: מכיוון שהטור חיובי היא עולה במובן החלש (אינדוקצייה טריוויאלית - מוסיפים איברים אי-שליליים). נתון שהיא חסומה. סדרה זאת היא חסומה ומונוטונית ולכן מתכנסת, ולכן הטור מתכנס עפ"י הגדרה.
2) נכון. נתבונן בסדרת הסכומים החלקיים: כיון שהטור חיובי היא עולה במובן החלש (אינדוקציה טריויאלית - מוסיפים אברים אי-שליליים). נתון שהיא חסומה. סדרה זאת היא חסומה ומונוטונית ולכן מתכנסת, ולכן הטור מתכנס על-פי הגדרה.
3) הוכחה: יהי <math> \epsilon>0</math>.
3);הוכחהיהי <math>\lim_{n \to \infty }{}a_n+b_n=a+b\Rightarrow \exists N_1 \in \mathbb{N}:\forall n \in \mathbb{N}: (n\geq N\rightarrow |a_n+b_n-(a+b)|<\epsilon varepsilon>0</math>.
<math>\begin{align}\lim_{n \to \infty }{}\Big[a_n-+b_n\Big]=a-+b\ \Rightarrow \ \exists N_1 \in \mathbb{N}:\forall n >N_1\in to\mathbbBig|a_n+b_n-(a+b)\Big|<\varepsilon\\\lim_{Nn\to\infty}\Big[a_n-b_n\Big]=a-b\ \Rightarrow\ \exists N_2\in\N: (\forall n>N_2\geq Nto\rightarrow Big|a_n-b_n-(a-b)\Big|<\epsilon )varepsilon\end{align}</math>
נגדיר:<math>N=\overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=}max\left \{ N_1,N_2 \right \}</math>.
אז לכל <math>n>N</math> מתקיים
אז לכל <math>n \geq N</math> מתקיים <math> begin{align}\Big|a_n+b_n-(a+b)\Big|<\epsilon varepsilon\and\wedge Big|a_n-b_n-(a-b)\Big|<\epsilon )</math>, כלומר <math> varepsilon\\\Big|(a_n-a)+(b_n-b)\Big|<\epsilon varepsilon\wedge and\Big|(a_n-a)-(b_n-b)\Big|<\epsilon varepsilon\end{align}</math>,
נחבר את שני האיאי-שוויוניםהשוויונות: <math> \Big|(a_n-a)+(b_n-b)\Big|+\Big|(a_n-a)-(b_n-b)\Big|<2\epsilon varepsilon</math>
אבל לפי אי-שוויון המשולש  <math>\begin{align}2|a_n-a|=\big|2(a_n-a)\big|&=\Big|(a_n-a)+(b_n-b)+(a_n-a)-(b_n-b)\Big| \leq \&\le\Big|a_n-a+(b_n-b)\Big|+\Big|a_n-a-(b_n-b)\Big|<2\epsilon varepsilon\end{align}</math>.  נצמצם ב2 ב-2 ונקבל ש<math>\lim_lim\limits_{n \to \infty }{a_n}=a</math>. כעת נחסר את המשוואות במקום לחבר, ונקבל באותו האופן עבור <math>b</math> .
מש"ל! (התרגיל הזה והתרגיל הבא די יפים :))
 
;דרך טיפה יותר אלגנטית
<math>\displaystyle\begin{align}a_n=\dfrac{(a_n+b_n)+(a_n-b_n)}{2}&,&b_n&=\dfrac{(a_n+b_n)-(a_n-b_n)}{2}\\\lim_{n\to\infty}a_n=\frac{(a+b)+(a-b)}{2}=a&,&\lim_{n\to\infty}b_n&=\frac{(a+b)-(a-b)}{2}=b\end{align}</math>
 
 
4)
;הוכחה
הטור מתכנס לפי הנתון ל-0. ע"י שינוי סדר אברים ניתן לשנות את הסכום, ולכן הטור מתכנס בתנאי (הוכחנו שלטורים מתכנסים בהחלט שינוי לא משפיע על הסכום). לפי משפט רימאן אכן קיים טור כדרוש.
 
 
5) הטענה נכונה. הוכחה: יהי <math>\varepsilon>0</math> (התחלה מקורית).
 
מהנתון על <math>f</math> נובע <math>\exists M\in\R:\forall x\in(a,b):|f(x)|<M</math> .
 
מהנתון על <math>g</math> נובע <math>\exists\delta>0:\forall x\in(a,b):-\delta<x<0\to|g(x)|<\dfrac{\varepsilon}{M}</math> .
 
כעת, עבור <math>\delta</math> הנ"ל, <math>\forall x\in(a,b):-\delta<x<0\to\big|f(x)g(x)\big|=|f(x)|\cdot|g(x)|<M\cdot\dfrac{\varepsilon}{M}=\varepsilon</math> , כנדרש.
 
 
6)
;הוכחה
רוצים להראות שהפונקציה <math>f|_{\R^+}</math> היא על. (זה שילוב סימנים מאינפי, בדידה ולינארית... XD)
 
יהי <math>y>0</math> . נגדיר <math>h(x)=\frac{x^5-x}{x^2+1}-y</math> .
 
<math>h(0)=-y<0</math> , ואילו מכיון ש- <math>\displaystyle\lim_{x\to\infty}f(x)=\lim_{x\to\infty}\frac{x^5-x}{x^2+1}-y=\infty</math> , קיימת נקודה <math>d</math> עבורה <math>h(d)>0</math> . לפי משפט ערך הביניים קיימת נקודה <math>x\in(0,d)</math> עבורה <math>h(x)=0</math> , כלומר <math>f(x)=y</math> !
 
 
7) הפרכה: נתבונן בפונקציה <math>f(x)=\begin{cases}1&x\ge3\\-1&x<3\end{cases}</math> בקטע <math>I=\R</math> .
 
ברור כי <math>f</math> אינה רציפה ב-3, משום שהגבולות החד-צדדיים שונים, אבל <math>f^2</math> היא קבועה ולכן רציפה בכל הישר הממשי.
 
 
8)
;הוכחה
כיון שנתון כי <math>a_n</math> חיובית, גם <math>\dfrac1{a_n}</math> חיובית. נפעיל את מבחן קושי הגבולי על הטור המבוקש: מתקיים
<math>\displaystyle\lim_{n\to\infty}\sqrt[n]{a_n}>1\Rightarrow\lim_{n\to\infty}\sqrt[n]{\frac{1}{a_n}}<1</math> ולכן הטור המבוקש מתכנס :)
 
==חלק ב'==
9)
 
<math>\begin{align}f(x)&=x^{3x}\\f'(x)&=\frac{d}{dx}(x^{3x})=\frac{d}{dx}\big(e^{3x\ln(x)}\big)=e^{3x\ln(x)}\cdot\frac{d}{dx}\big(3x\ln(x)\big)=3x^{3x}\cdot\big(\ln(x)+1\big)\end{align}</math>
 
נציב את הנקודה הנתונה למציאת השיפוע: <math>f'(2)=3\cdot2^6\big(\ln(2)+1\big)=192\big(1+\ln(2)\big)</math> .
 
<math>f(2)=64</math>. נציב בנוסחה למשוואת ישר עפ"י נקודה ושיפוע, ונקבל:
 
<math>y=64+192\big(1+\ln(2)\big)(x-2)=192\big(1+\ln(2)\big)x+64-384\big(\ln(2)+1\big)</math> .
 
 
10) נראה שהטור מתבדר. ברור שהטור הנתון שווה <math>\displaystyle\sum_{n=1}^\infty\left(-\frac{3+\frac1n}{\left(1+\frac1n\right)^n}\right)^n</math> .
 
נבדוק התכנסות בהחלט: לפי מבחן קושי - צריך לבדוק את הגבול העליון של <math>\dfrac{3+\frac1n}{\left(1+\frac1n\right)^n}</math> .
 
מתקיים <math>\lim\limits_{n\to\infty}\dfrac{3+\frac1n}{\left(1+\frac1n\right)^n}=\frac3e>1</math> , ולכן הטור אינו מתכנס בהחלט. יתרה מזאת, הטור המקורי מתבדר לפי התוצאה שהוכחנו על מבחן קושי (ראה פתרון מבחן קודם).
411)הוכחההשאלה אמנם נראית מפחידה, אבל זה בסך הכל כלל השרשרת: הטור מתכנס לפי הנתון ניזכר בנוסחה - <math>(ל0f\circ g). ע"י שינוי סדר איברים ניתן לשנות את הסכום, ולכן הטור מתכנס בתנאי '(c)=f'\big(g(c)\big)\cdot g'(הוכחנו שלטורים מתכנסים בהחלט שינוי לא משפיע על הסכוםc). לפי משפט רימן אכן קיים טור כדרוש.</math>
5) הטענה נכונה. הוכחה: יהי <math> \epsilon>0</math> (התחלה מקורית).לכן הנגזרת המבוקשת היא
מהנתון על f נובע ש <math>\exists M begin{align}\in frac{d}{dx}\Big(f\big(f\big(f(x)\big)\big)\Big)&=\mathbbfrac{Rd}{dx}:\forall Big(f\circ f\big(f(x )\in big)\Big)\\&=\frac{d}{dx}\big(a,bf\circ g(x): |\big)\\&=f'\big(g(x)|<M \big)\cdot g'(x)\\&=f'\big(f(f(x))\big)\cdot\frac{d}{dx}\Big(f\big(f(x)\big)\Big)\\&=f'\big(f(f(x))\big)\cdot f'\big(f(x)\big)\cdot f'(x)\end{align}</math>.
מהנתון על g נובע ש נציב את הנקודה הנתונה: <math>f'\exists \delta >big(f(f(0:))\forall x big)\in cdot f'\big(a,bf(0): -\delta <x<big)\cdot f'(0 )=f'\rightarrow |gbig(xf(0)|<\frac{big)\epsilon }{M}cdot f'(0)\cdot f'(0)=f'(0)^3=2^3=8</math>.
כעת, עבור דוגמא פשוטה היא <math>\delta2x</math> הנ"ל, <math>\forall x \in (a,b): -\delta <x<0 \rightarrow |f(x)g(x)|=|f(x)|\cdot |g(x)|<M\cdot \frac{\epsilon }{M}=\epsilon .</math>, כנדרש.
6==חלק ג'==12) הוכחה: רוצים להראות שהפונקצייה לפי משפט בולצאנו-ויירשטראס יש ל- <math>f|_x_n</math> תת-סדרה מתכנסת <math>\left\{x_{R^+n_k}\right\}</math> היא על. (זה שילוב סימנים מאינפי, בדידה ולינארית.נסמן את גבולה <math>L</math> .. XD)
יהי <math>y>0</math>. נגדיר <math>h(x)=\frac{x^5-x}{x^2+1}-y</math>. <math>h(0)=-y<0</math>היא מקיימת את הדרוש, ואילו מכיוון ש <math>\lim_{x \to \infty }f(x)=\lim_{x \to \infty }{}\frac{x^5-x}{x^2+1}-y=+\infty </math>, קיימת נקודה d עבורה <math>h(d)>0</math>. לפי משפט ערך הביניים, יש נקודה <math>x</math> בקטע <math>(0,d)</math> שבה <math>h(x)=0</math>, כלומר <math>f(x)=y</math>!שכן
<math>\lim_{k\to\infty}x_{n_k}=\lim_{k\to\infty}x_{n_{k+1}}=L</math>
7) הפרכה: נתבונן בפונ'<math> f(x)=\left\{\begin{matrix}1 &x\geq 3 \\ -1 & x<3\end{matrix}\right.</math> בקטע <math>I=\mathbb{R}</math>.ולכן לפי אריתמטיקת גבולות מתקיים
ברור ש<math>f</math> אינה רציפה ב3, משום שהגבולות החד\lim_{k\to\infty}\Big[x_{n_{k+1}}-צדדיים שונים, אבל <math>f^2x_{n_k}\Big]=L-L=0</math> היא קבועה ולכן רציפה בכל הישר הממשיכנדרש.
9) <math>f(x)=x^{3x}</math>. נגזור:
<math>f'(x13)=היה בשיעורי הבית. (x^{3x}מניחים בשלילה, משפט ערך הביניים וצפיפות המספרים הממשיים)'=(e^{3xlnx})'=e^{3xlnx}\cdot (3xlnx)'=x^{3x}\cdot (3lnx+3)</math>.
נציב את הנקודה הנתונה למציאת השיפוע: <math>f'(2)=2^{6}\cdot (3ln2+3)</math>.
<math>f(214 זלצמן וינץ)=2^{6}</math>. נציב בנוסחה למשוואת ישר עפ;הוכחהידוע שהרכבת פונקציות רבמ"י נקודה ושיפוע, ונקבל: ש בקטע היא רבמ"ש באותו קטע.
<math>y=2^{6}+2^{6}\cdot (3ln2+3)sin(x-2)== 192(,\sqrt{x-2)(1+ln}</math> הן רציפות במ"ש בקטע הנתון (2סינוס מחזורית, שורש הוכחנו בתרגול))+64ולכן גם ההרכבה <math>\sin\circ\sqrt{x}</math>רבמ"ש.
1014 אגרנובסקי, דונין והורוביץ) נראה שהטור מתבדר. ברור שהטור הנתון שווה ל- נתבונן בפונקציות <math>g(x)=\sum \fracdfrac{f(-1x)^n(3+\frac{1}{nx},h(x)^n}{(1+=\frac{1}{n})^{n^2}}dfrac1x</math>.
נבדוק התכנסות בהחלטמתקיים: לפי מבחן קושי - צריך לבדוק את הגבול העליון של <math>\frac{g'(3+x)=\fracdfrac{1d}{ndx}\left(\dfrac{f(x)}{(1+x}\fracright)=\dfrac{1x\cdot f'(x)-f(x)}{nx^2}</math> וגם <math>h'(x)^=-\dfrac1{n}x^2}</math>.
מתקיים <math>\lim_{n \to \infty }\frac{(3+\frac{1}{n})}{(1+\frac{1}{n})^{n}}=\frac{3}{e}>1</math>, ולכן הטור אינו מתכנס בהחלט. יתרה מזאת, הטור המקורי מתבדר לפי התוצאה שהוכחנו על מבחן קושי (ראה פתרון מבחן קודם).
כעת, נפעיל את משפט הערך הממוצע המוכלל:
11) השאלה אמנם נראית מפחידה, אבל זה בסך הכל כלל השרשרת: ניזכר בנוסחה - קיימת נקודה <math> c\in(fx_1,x_2)</math> עבורה מתקיים <math>\circ dfrac{g'(c)}{h'(c) }= f'\dfrac{g(x_2)-g(cx_1)}{h(x_2)\cdot g'-h(cx_1). }</math>.
לכן הנגזרת המבוקשת היא נפשט את שני אגפי השוויון הקודם: <math>(f(f(f(x))))'=(f\circ fdfrac{g(f(xx_2)))'=(f\circ -g(xx_1))'=f'(g}{h(xx_2))\cdot g'-h(xx_1)}=\dfrac{\dfrac{f'(f(f(x))x_2)}{x_2}-\cdot (dfrac{f(f(xx_1)))'}{x_1}}{\dfrac1{x_2}-\dfrac1{x_1}}=f'\dfrac{\dfrac{x_1f(fx_2)-x_2f(f(x))x_1)}{x_1x_2}}{\cdot f'dfrac{x_1-x_2}{x_1x_2}}=\dfrac{x_1f(f(xx_2))\cdot f'-x_2f(xx_1)}{x_1-x_2}</math>.
נציב את הנקודה הנתונה: ובאגף השני - <math>f\dfrac{g'(f(f(0c)))\cdot f}{h'(f(0)c)}=\dfrac{\dfrac{c\cdot f'(0c)=f'(-f(0)c)}{c^2}}{-\cdot dfrac1{c^2}}=f'(0c)-c\cdot f'(0c)=f'(0)^3=2^3=8</math>. לכן בסה"כ '''8'''.
דוגמה פשוטה היא <math>2x</math>.ובסך הכל קיבלנו את הדרוש:
14<math>f(c) הוכחה: ידוע שהרכבת פונ-c\cdot f' רבמ"ש בקטע היא רבמ"ש באותו קטע. (c)=\frac{x_1f(x_2)-x_2f(x_1)}{x_1-x_2}</math>
<math>sinx, \sqrt{x}blacksquare</math> הן רציפות במ"ש בקטע הנתון (סינוס מחזורית, שורש הוכחנו בתרגול) ולכן גם ההרכבה <math>sin\circ \sqrt{x}</math> רבמ"ש.
226
עריכות