ANALÍZIS II. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

Hasonló dokumentumok
Molnár Bence. 1.Tétel: Intervallumon értelmezett folytonos függvény értékkészlete intervallum. 0,ami ellentmondás uis. f (x n ) f (y n ) ε > 0

Matematika A1a - Analízis elméleti kérdései

ANALÍZIS II. DEFINÍCIÓK, TÉTELEK

A Riemann-integrál intervallumon I.

Kalkulus II. Beugró kérdések és válaszok 2012/2013 as tanév II. félév

Határozott integrál. Newton -Leibniz szabály. alkalmazások. improprius integrál

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

9. HATÁROZATLAN INTEGRÁL

BSc Analízis II. előadásjegyzet 2009/2010. tavaszi félév

1. Halmazelméleti alapok

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

VI. Deriválható függvények tulajdonságai

Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján

Analízis II. Analízis II. Beugrók. Készítette: Szánthó József. kiezafiu kukac gmail.com. 2009/ félév

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

Analízis II. harmadik, javított kiadás

ANALÍZIS I. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

Alapfogalmak, valós számok Sorozatok, határérték Függvények határértéke, folytonosság A differenciálszámítás Függvénydiszkusszió Otthoni munka

Debreceni Egyetem. Kalkulus II. Gselmann Eszter

Függvények folytonosságával kapcsolatos tételek és ellenpéldák

f függvény bijektív, ha injektív és szürjektív is (azaz minden képhalmazbeli elemnek pontosan egy ısképe van)

minden x D esetén, akkor x 0 -at a függvény maximumhelyének mondjuk, f(x 0 )-at pedig az (abszolút) maximumértékének.

Gazdasági matematika I. tanmenet

f (ξ i ) (x i x i 1 )

Metrikus terek, többváltozós függvények

Rekurzív sorozatok. SZTE Bolyai Intézet nemeth. Rekurzív sorozatok p.1/26

Boros Zoltán február

A fontosabb definíciók

FELVÉTELI VIZSGA, július 15.

7. HATÁROZATLAN INTEGRÁL. 7.1 Definíció és alapintegrálok

1. Házi feladat. Határidő: I. Legyen f : R R, f(x) = x 2, valamint. d : R + 0 R+ 0

GAZDASÁGI MATEMATIKA I.

EGYVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK FOLYTONOSSÁGA ÉS HATÁRÉRTÉKE

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

KIEGÉSZÍTÉS A VONALINTEGRÁLHOZ

Modellek és Algoritmusok - 2.ZH Elmélet

Matematika BSc tanárszak Analízis IV. előadásjegyzet 2010/2011. tavaszi félév

Programtervező informatikus I. évfolyam Analízis 1

0.1 Deníció. Egy (X, A, µ) téren értelmezett mérhet függvényekb l álló valamely (f α ) α egyenletesen integrálhatónak mondunk, ha

Gyökvonás. Hatvány, gyök, logaritmus áttekintés

Numerikus módszerek 2.

KALKULUS INFORMATIKUSOKNAK I.

Matematika A1a Analízis

Optimalizálási eljárások GYAKORLAT, MSc hallgatók számára. Analízis R d -ben

Határozzuk meg, hogy a következő függvényeknek van-e és hol zérushelye, továbbá helyi szélsőértéke és abszolút szélsőértéke (

Sorozatok és Sorozatok és / 18

Számsorok. 1. Definíció. Legyen adott valós számoknak egy (a n ) n=1 = (a 1, a 2,..., a n,...) végtelen sorozata. Az. a n

Improprius integrálás

Minden x > 0 és y 0 valós számpárhoz létezik olyan n természetes szám, hogy y nx.

1. Halmazok, relációk és függvények.

Analízis 5. Előadásjegyzet

Matematika A1a Analízis

Analízis I. beugró vizsgakérdések

MODELLEK ÉS ALGORITMUSOK ELŐADÁS

Lajk o K aroly Kalkulus II. Debreceni Egyetem Matematikai es Informatikai Int ezet

Improprius integrálás

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

Kiegészítő jegyzet a valós analízis előadásokhoz

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Absztrakt vektorterek

Bevezetés a funkcionálanalízisbe

Gyakorló feladatok az II. konzultáció anyagához

(a n A) 0 < ε. A két definícióbeli feltétel ugyanazt jelenti (az egyenlőtlenség mindkettőben a n A < ε), ezért a n A a n A 0.

Matematika 4 gyakorlat Földtudomány és Környezettan BSc II/2

Egy látószög - feladat

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Analízis 1. (BSc) vizsgakérdések Programtervez informatikus szak tanév 2. félév

MATEMATIKA 1. előadás jegyzet Földtudomány és Környezettan alapszakos hallgatók számára. Csomós Petra

Numerikus módszerek 1.

10. Előadás. 1. Feltétel nélküli optimalizálás: Az eljárás alapjai

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

Numerikus módszerek 1.

Matematika alapjai; Feladatok

4. Absztrakt terek elmélete

5. FOLYTONOSSÁG, HATÁRÉRTÉK

Házi feladatok megoldása. Automaták analízise, szintézise és minimalizálása. Házi feladatok megoldása. Házi feladatok megoldása

EGYVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK DIFFERENCIÁLSZÁMíTÁSA

INTEGRÁLSZÁMÍTÁS D (I) := {F : F D(I)} Állítás. D (I) is vektortér. Bizonyítás. Házi feladat.

Ellenőrző kérdések a Matematika I. tantárgy elméleti részéhez, 2. rész

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Matematikai analízis. Editura Didactică şi Pedagogică

Differenciálszámítás normált terekben

ANALÍZIS I. DEFINÍCIÓK, TÉTELEK

Els gyakorlat. vagy más jelöléssel

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Differenciálszámítás. Lokális szélsőérték: Az f(x) függvénynek az x 0 helyen lokális szélsőértéke

Matematika A1 vizsga elméleti kérdések

Többváltozós analízis gyakorlat

Sorozatok. 5. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Sorozatok p. 1/2

A sorozat fogalma. függvényeket sorozatoknak nevezzük. Amennyiben az értékkészlet. az értékkészlet a komplex számok halmaza, akkor komplex

AZ INTEGRÁLELMÉLET FEJLŐDÉSE RIEMANN ÓTA

Analízis házi feladatok

Fraktálok. Hausdorff távolság. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék március 14.

Átírás:

ANALÍZIS II. TÉTELBIZONYÍTÁSOK ÍRÁSBELI VIZSGÁRA Szerkesztette: Blogh Tmás 2013. jnuár 16. H hibát tlálsz, kérlek jelezd info@bloghtms.hu e-mil címen! Ez Mű Cretive Commons Nevezd meg! - Ne dd el! - Így dd tovább! 3.0 Unported Licenc feltételeinek megfelelően szbdon felhsználhtó. 1

1. Korlátos zárt intervllumon értelmezett függvény korlátos is. f : [, b] : R folytonos függvény korlátos is. f korlátos K > 0 : x [, b] : f(x) K Indirekt: K > 0 : x [, b] : f(x) > K Legyen K = n n N, x n [, b] : f(x n ) > n Tekintsük z x n soroztot! x n [, b] (x n ) korlátos kiválszthtó konvergens (x n k ) részsorozt. Bolzno W eiestrss Legyen α = lim x nk. Ekkor: α [, b], ugynis indirekt, tfh. α / [, b]. Ekkor K ε (α), K ε (α) [, b] = De ε-hoz k 0, k k 0 : x nk K ε (α) hiszen x nk [, b] α [, b] f folytonos f C (α). Ekkor lim x nk = α mitt f(x nk ) = f(α) (átviteli elv mitt) f(x nk ) sorozt konvergens f(x nk ) korlátos hiszen f(x nk ) > n k (f(x nk )) nem korlátos.. 2. A Weierstrss-tétel. f : [, b] R folytonos függvénynek bszolút mximum/minimum. Mivel f [, b] R folytonos, így f korlátos. Ekkor: M = sup{f(x) : x [, b]} R m = inf{f(x) : x [, b]} R Igzoljuk, hogy α [, b] : f(α) = M! M szuprémum n, y n R f : M 1 < y n n M x n [, b] f(x n ) = y n lim y n = lim f(x n ) = M x n korlátos kiválszhtó konvergens x nk részsorozt. Legyen α = lim x nk! f folytonos f C (α) lim x nk = α lim f(x nk ) = f(α) De lim f(x n ) = M lim f(x nk ) = M lim f(x nk ) = M = f(α) M z bszolút mximum érték. Minimum ugynígy.. 2

3. Bolzno-tétel. f : [, b] R folytonos függvény. H f() f(b) < 0, kkor ξ [, b] : f(ξ) = 0. Tegyük fel hogy f() < 0, f(b) > 0, Legyen [x 0, y 0 ] = [, b] és z 0 = +b 2 1. eset : f(z 0 ) = 0 2. eset : f(z 0 ) < 0 Legyen [x 1, y 1 ] = [z 0, y 0 ] 3. eset : f(z 0 ) > 0 Legyen [x 1, y 1 ] = [x 0, z 0 ] Ezt z eljárást folyttv vgy kpunk egy ξ [, b]-t, úgy hogy f(ξ) = 0 vgy nem. Ekkor definiáltunk egy [x n, y n ] intervllum soroztot, melyre igz: i, [x n+1, y n+1 ] [x n, y n ] ii, f(x n ) < 0, f(y n ) > 0 (b ) iii, y n x n = 2 n Cntor tuljdonság mitt ξ n=0[x n, y n ] y n x n 0! ξ n=0[x n, y n ], ugynis 0 y n ξ y n x n 0, tehát lim y n = ξ, hsonlón lim x n = ξ Mivel f folytonos f C (ξ) Az átviteli elv mitt lim f(y n ) = f(ξ), lim f(x n ) = f(ξ) De f(x n ) < 0, f(y n ) > 0 f(ξ) 0, f(ξ) 0 f(ξ) = 0. 4. Heine-tétel f : [, b] R folytonos f egyenletesen folytonos. Indirekt: Tegyük fel hogy f nem egyenletesen folytonos ε > 0, δ > 0, x, y [, b], x y < δ : f(x) f(y) ε Legyen δ = 1 ε > 0, δ = 1, x n n n, y n [, b], x n y n < δ = 1 : f(x n n) f(y n ) ε Tekintsük z (x n ) : N [, b] soroztot (x n ) korlátos (x n k ) konver- Bolz. W eis.tetel gens részsorozt. Legyen α = lim x nk α [, b] y nk α < y nk x nk + x nk α y nk α < 1 n k x nk α 0 lim y nk = α f folytonos f C (α) lim f(x nk ) = f(α) és lim f(y nk ) = f(α) tv.elv lim(f(x nk ) f(y nk )) = 0 lim f(x nk ) f(y nk ) = 0 f(x nk ) f(y nk ) ε f egyenletesen folytonos.. 3

5. Folytonos invertálhtó függvény jellemzése monotonítássl. f : [, b] R folytonos, f 1 f szigorún monoton. Tegyük fel, hogy f() < f(b) és igzoljuk, hogy f szigorún monoton. Igzoljuk, hogy f() = min f [,b] f(b) = mx f [,b] Indirekt: Tegyük fel, hogy f() > min f [,b] Weierstrss tétel mitt α (, b) : f(α) = minf Tekintsük z f : [α, b] R [,b] ξ (α, b) : f(ξ) = f(), hiszen f() (f(α), f(b)) f 1 Bolz. A mximumr ugynígy. Tegyük fel, hogy x 1 < x 2 b és f(x 1 ) > f(x 2 ) f(x 1 ) (f(x 2 ), f(b)) Tekintsük z f : [x 2, b] R Bolz. ξ (x 2, b) : f(ξ) = f(x 1 ) mert f 1. 6. Differenciálhtó függvények összege, szorzt, hánydos. f, g R R, int (D f D g ), f, g D() Ekkor i, f + g D() és (f + g) () = f () + g () ii, fg D() és (fg) () = f ()g() + f()g (). iii, H g() 0, kkor f/g D() és (f/g) () = f ()g() f()g (). g 2 () i, D f+g = D f D g, int (D f D g ) = int D f+g (f + g)(x) (f + g)() f(x) + g(x) f() g() = = f(x) f() g(x) g() = + f () + g () x (fg)(x) (fg)() f(x)g(x) f()g() ii, = = f(x)g(x) f()g(x) + f()g(x) f()g() = f(x) f() g(x) g() = g(x) + f() g()f () + f()g () mert g C () g(x) g() x ( ) 1 iii, Igzoljuk, hogy () = g () g g 2 () 1 (x) 1() 1 g g = 1 g(x) g() = g() g(x) = g()g(x)() = ( ) ( f () = f 1 g g = f ()g() f()g () g 2 () 1 g(x) g() 1 g()g(x) g 2 () g () x ) () = f () 1 g() + f() 1 g () = f () g() f() g () g 2 () =. 4

7. A differenciálszámítás középértéktételei( Rolle-, Cuchy-, Lgrnge-tétel). Rolle-tétel f C [, b], f D(, b), f() = f(b). Ekkor ξ (, b) : f (ξ) = 0. f C [, b], Weierstrss mitt bszolút minimum és bszolút mximum. Legyen α, β [, b] : f(α) = minf = m, f(β) = mxf = M 3 eset lehetséges: [,b] [,b] 1. eset: m = M f = m [, b]-n f = 0 (, b)-n 2. eset: m < M, m f() = f(b) Ekkor α (, b) hiszen α α b f-nek α-bn lokális minimum vn f (α) = 0 3. eset: m < M, m = f() = f(b) M f() = f(b) f(β) = M β = β b β (, b) f-nek β-bn lokális mximum vn f (β) = 0. Cuchy-tétel f, g C [, b], f, g D(, b), g (x) 0, h x (, b). Ekkor f(b) f() ξ (, b) : g(b) g() = f (ξ) g (ξ). g(b) g() hiszen különben Rolle tétele mitt ξ (, b) : g (ξ) = 0 Visszvezetjük Rolle tételre: Legyen F = f λg, válsszuk meg λ R-t, hogy lklmzhssuk Rolle-tételt. F C [, b], F D(, b) nyílván. F (b) = F (). f(b) λg(b) = f() λg() f(b) f(). Legyen ez λ. Rolle tétele mitt: g(b) g() ξ (, b) : F (ξ) = 0 f (ξ) λg (ξ) = 0 λ = f (ξ) g (ξ) = f (ξ) g (ξ). Lgrnge-tétel f C [, b], f D(, b). Ekkor f(b) f() ξ (, b) : = f (ξ). b f(b) f() g(b) g() = Legyen g(x) = x Cucy-féle középérték tételben. Ekkor g (x) = 1. 5

8. A monotonitásr vontkozó elégséges, szükséges és elégséges feltételek. Monotonításr vontkozó elégséges feltétel f D(, b). Ekkor i, f 0 (, b)-n f monoton nő ii, f > 0 (, b)-n f szigorún monoton nő iii, f 0 (, b)-n f monoton csökken iv, f < 0 (, b)-n f szigorún monoton csökken. i, Legyen [x 1, x 2 ] (, b) f C [x 1, x 2 ], f D(x 1, x 2 ) ξ (x 1, x 2 ) : f(x 2 ) f(x 1 ) = Lgrnge = f (ξ)(x 2 x 1 ) 0 f(x 2 ) f(x 1 ) h x 2 > x 1 f monoton nő. ii, iii, iv, esetet hsonlón. Monotonításr vontkozó szükséges és elégséges feltétel f D(, b). Ekkor i, f monoton nő f 0 (, b)-n ii, f szigorún monoton nő f 0 (, b)-n és (c, d) (, b) : f = 0 (c, d)-n. iii, f monoton csökken f 0 (, b)-n iv, f szigorún monoton csükken f 0 (, b)-n és (c, d) (, b) : f = 0 (c, d)-n. i, : Tegyük fel, hogy f monoton nő. Legyen ξ (, b) tetszőleges. f f(x) f(ξ) (ξ) = lim 0, h x > ξ és h x < ξ f 0 (, b)-n. x ξ x ξ : Előző tétel. ii, : Tegyük fel, hogy f szigorún monoton nő f monoton nő f 0 (, b)-n f szigorún monoton c < d, f(c) = f(d) (c, d) (, b) : f = E (c, d)-n (c, d) (, b) : f = 0 (c, d)-n : f 0 f monoton nő. H f nem szigorún monoton nő, kkor c, d (, b) : f(c) = f(d) f = E (c, d)-n (c, d) (, b) : f = 0 (c, d)-n. Másik két pontot hsonlón. 6

9. A primitív függvény létezésére vontkozó szükséges feltétel. H f : I R függvénynek létezik primitív függvénye, kkor f Drboux tuljdonságú, zz, b I, < b, c (f(), f(b)) ξ (, b) : f(ξ) = c. Tegyük fel, hogy f() < f(b), legyen f primitív függvénye F, f 1 := f c f 1 -nek is létezik primitív függvénye: F 1 (x) = F (x) cx, hiszen F 1(x) = F (x) c = f(x) c = f 1 (x) f 1 () = f() c < 0 F 1() < 0 és f 1 (b) = f(b) c > 0 F 1(b) > 0 F 1() F 1 (x) F 1 () = lim < 0 δ > 0, x (, + δ) : F 1(x) F 1 () < 0 x +0 F 1 (x) < F 1 () x (, + δ) F 1(b) F 1 (x) F 1 (b) = lim > 0 δ > 0, x (b δ, b) : F 1(x) F 1 (b) > 0 x b 0 x b x b F 1 (x) < F 1 (b) x (b δ, b) F 1 D(I) F 1 C [, b]. Weierstrss tétel mitt létezik bszolút minimum, zz ξ, ξ b ξ (, b) ξ lokális minimum is ξ [, b] : F 1 (ξ) = min F 1 [,b] F 1(ξ) = 0 f 1 (ξ) = 0 f(ξ) c = 0. 10. Az integrálhtóság jellemzése z oszcilllációs összegekkel. f R[, b] ε > 0 τ inf [, b] : Ω(f, τ) < ε., Tegyük fel, hogy Ω(f, τ) = S(f, τ) s(f, τ) < ε s(f, τ) I f I f S(f, τ) I f I f < ε. ε tetszőleges I f = I f, f R[, b], zz I f = I f = I f I f = sup{s(f, τ) : τ F [, b]} ε > 0 τ 1 F [, b] : If ε 2 < s(f, τ 1) If I f = inf{s(f, τ) : τ F [, b]} ε > 0 τ 2 F [, b] : If S(f, τ 2 ) < If + ε 2 Legyen τ = τ 1 τ 2 If ε 2 < s(f, τ 1) s(f, τ) If S(f, τ) S(f, τ 2 ) < If + ε 2 Ω(f, τ) = S(f, τ) s(f, τ) < ε. 11. Az integrálhtóság jellemzése lsó és felső közelítő összegek htárértékével. f R[, b] és b f = I (τ n ) felosztássorozt, hogy lim s(f, τ n ) = lim S(f, τ n ) = I., H f R[, b], kkor n-re τ n F [, b] : If 1 < s(f, τ n n) < S(f, τ n ) < If + 1 n lim If 1 = If lim s(f, τ n n n) = lim S(f, τ n ) = If = I n n, Tegyük fel, hogy (τ n ), lim s(f, τ n ) = lim S(f, τ n ) = I Mivel s(f, τ n ) I f I f S(f, τ n ), ezért I f = I f = I f R[, b]. 7

12. Folytonos függvény integrálhtó. C [, b] R[, b]. f C [, b] f egyenletesen folytonos ε > 0 δ > 0 : x, y [, b], heine x y < δ : f(x) f(y) < ε. Legyen τ F [, b] olyn, hogy τ < δ hol τ := mx{x i x i 1, i = 1... n} felbontás finomság. Ω(f, τ) = n ( sup f inf f)(x i x i 1 ) = n sup f(x) f(y) (x i x i 1 ) úgy, hogy [x i 1,x i ] [x i 1,x i ] x, y [x i 1, x i ]. Ekkor x y x i x i 1 < δ f(x) f(y) < ε Ω(f, τ) n ε(x i x i 1 ) = ε(b ) ε > 0 τ F [, b] : Ω(f, τ) ε(b ). 13. Monoton függvény integrálhtó. f : [, b] R monoton függvény A R[, b]. δ > 0-t később megválsztjuk. Legyen τ F [, b] úgy, hogy τ < δ. Tegyük fel, hogy f monoton. Ekkor Ω(f, τ) = n ( sup f inf f)(x i x i 1 ) = [x i 1,x i ] [x i 1,x i ] n (f(x i ) f(x i 1 ))(x i x i 1 ) δ n (f(x i ) f(x i 1 )) = ε δ(f(x n ) f(x 0 )) = δ(f(b) f()) = ε, hcsk δ := f(b) f(). ε > 0 τ : Ω(f, τ) < ε f R[, b]. H f() = f(b), kkor f konstns. 14. A Newton-Leibniz-tétel. Tegyük fel, hogy f R[, b] és f-nek F primitív függvénye. Ekkor b f = F (b) F (). τ F [, b], τ = {x 0, x 1,... x n } F (b) F () = F (x n ) F (x n 1 ) + F (x n 1 ) F (x n 2 ) + + F (x 1 ) F (x 0 ) = = n (F (x i ) F (x i 1 )) F D(, b) A Lgrnge tétel mitt ξ i [x i 1, x i ] : F (x i ) F (x i 1 ) = F (ξ I )(x i x i 1 ) = f(ξ i )(x i x i 1 ) F (b) F () = = n f(ξ i )(x i x i 1 ) s(f, τ) n f(ξ i )(x i x i 1 ) S(f, τ) s(f, τ) F (b) F () S(f, τ) b f = sup s(f, τ) F (b) F () τ F [,b] inf τ F [,b] b S(f, τ) = f b f = F (b) F (). Felhsznált irodlom - ELTE IK progrmtervezői informtikus szk 2012 őszi féléves Anlízis II. elődás lpján írt óri jegyzetem 8