MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Hasonló dokumentumok
A fontosabb definíciók

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

9. TÖBBVÁLTOZÓS FÜGGVÉNYEK DIFFERENCIÁLSZÁMITÁSA. 9.1 Metrika és topológia R k -ban

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

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

Losonczi László. Debreceni Egyetem, Közgazdaság- és Gazdaságtudományi Kar

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

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Valós függvények tulajdonságai és határérték-számítása

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

Matematika I. NÉV:... FELADATOK: 2. Határozzuk meg az f(x) = 2x 3 + 2x 2 2x + 1 függvény szélsőértékeit a [ 2, 2] halmazon.

2 (j) f(x) dx = 1 arcsin(3x 2) + C. (d) A x + Bx + C 5x (2x 2 + 7) + Hx + I. 2 2x F x + G. x

Kétváltozós függvények differenciálszámítása

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Régebbi Matek B1 és A1 zh-k. deriválás alapjaival kapcsolatos feladatai. n )

f(x) a (x x 0 )-t használjuk.

2. Házi feladat és megoldása (DE, KTK, 2014/2015 tanév első félév)

2012. október 2 és 4. Dr. Vincze Szilvia

Matematika A1a Analízis

2014. november Dr. Vincze Szilvia

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

A gyakorlatok anyaga

Függvény differenciálás összefoglalás

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

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

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

KONVEXITÁS, ELASZTICITÁS

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

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI, JELLEMZÉSI SZEMPONTJAI

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Kalkulus I. NÉV: Határozzuk meg a következő határértékeket: 8pt

Függvények határértéke, folytonossága FÜGGVÉNYEK TULAJDONSÁGAI, SZÉLSŐÉRTÉK FELADATOK MEGOLDÁSA

Kalkulus 2., Matematika BSc 1. Házi feladat

6. Folytonosság. pontbeli folytonosság, intervallumon való folytonosság, folytonos függvények

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

[f(x) = x] (d) B f(x) = x 2 ; g(x) =?; g(f(x)) = x 1 + x 4 [

Többváltozós, valós értékű függvények

A legjobb közeĺıtés itt most azt jelentette, hogy a lineáris

Matematika III előadás

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

8n 5 n, Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás,

Figyelem, próbálja önállóan megoldani, csak ellenőrzésre használja a következő oldalak megoldásait!

Többváltozós függvények Feladatok

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

Matematika A1a Analízis

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat, megoldással,

Többváltozós, valós értékű függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

Differenciálszámítás. 8. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Differenciálszámítás p. 1/1

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

Gazdasági matematika I.

Gazdasági matematika I.

Feladatok a levelező tagozat Gazdasági matematika I. tárgyához. Halmazelmélet

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Analízis házi feladatok

Kétváltozós függvény szélsőértéke

A derivált alkalmazásai

Függvények Megoldások

Nemlineáris programozás 2.

1. Határozza meg az alábbi határértéket! A válaszát indokolja!

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

Boros Zoltán február

Komplex számok. A komplex számok algebrai alakja

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

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

1. Monotonitas, konvexitas

Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, x x 2 dx = arctg x + C = arcctgx + C,

Matematika A1. 9. feladatsor. A derivált alkalmazásai. Függvény széls értékei

Dierenciálhányados, derivált

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

Függvények vizsgálata

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

SZÉLSŐÉRTÉKKEL KAPCSOLATOS TÉTELEK, PÉLDÁK, SZAKDOLGOZAT ELLENPÉLDÁK. TÉMAVEZETŐ: Gémes Margit. Matematika Bsc, tanári szakirány

n 2 2n), (ii) lim Értelmezési tartomány, tengelymetszetek, paritás. (ii) Határérték. (iii) Első derivált, monotonitás, (ii) 3 t 2 2t dt,

Kurzusinformáció. Analízis II, PMB1106

Tartalomjegyzék. 1. Előszó 1

Kalkulus MIA. Galambos Gábor JGYPK

Kalkulus MIA. Galambos Gábor JGYPK

Dierenciálhatóság. Wettl Ferenc el adása alapján és

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

A függvényekről tanultak összefoglalása /9. évfolyam/

Gazdasági Matematika I. Megoldások

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

9. feladatsor: Többváltozós függvények deriválása (megoldás)

Feladatgyûjtemény. Analízis III. Sáfár Zoltán

10. tétel Függvények lokális és globális tulajdonságai. A differenciálszámítás alkalmazása

Matematika III előadás

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Függvény határérték összefoglalás

Alkalmazott matematika és módszerei I Tantárgy kódja

Matematika. 4. konzultáció: Kétváltozós függvények szélsőértéke. Parciális függvény, parciális derivált

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

KONVEXITÁS, SZÉLSŐÉRTÉK

Átírás:

MATEMATIKA. dolgozat megoldása (A csoport). Definiálja az alábbi fogalmakat: (egyváltozós) függvény folytonossága, differenciálhatósága, (többváltozós függvény) iránymenti deriváltja. (3x8 pont). Az f : D R R függvényt értelmezési tartományának x 0 D pontjában folytonosnak nevezzük, ha bármely ɛ > 0-hoz van olyan δ(ɛ) > 0, hogy f(x) f(x 0 ) < ɛ ha x x 0 < δ(ɛ) és x D teljesül.. Az f : I R (I R egy nem elfajult intervallum) függvényt differenciálhatónak nevezzük az x 0 I pontban, ha létezik a f(x) f(x 0 ) (véges) határérték. x x 0 x x 0 [E határértéket f x 0 -beli differenciálhányadosának, vagy deriváltjának nevezzük, és f (x 0 ) -lal, vagy df dx (x 0)-lal jelöljük.] 3. Az f : D R n R függvényt az x 0 D belső pontban az e (ahol e R n egy egységvektor) irány mentén differenciálhatónak nevezzük, ha létezik a f(x 0 + te) f(x 0 ) (véges) határérték. t 0 t [E határértéket D e f(x 0 )-lal jelöljük, és az f függvény e irány menti deriváltjának nevezzük az x 0 pontban.]. Mondja ki az alábbi tételeket: átviteli elv függvény (véges) határértékére, a lokális szélsőérték elegendő feltétele (egyváltozós függvényre). (x8 pont). Átviteli elv. Legyen f : D R R és x 0 D a D torlódási pontja. f(x) = a akkor és csakis x x0 akkor, ha bármely (x n ) : N D, x 0 x n x 0 (n ) sorozat esetén f(x n ) a (n ). [Másképpen megfogalmazva: az f függvény értelmezési tartományának egy x 0 torlódási pontjában akkor és csakis akkor lesz f határértéke az a szám, ha az értelmezési tartományból bármely x 0 -hoz konvergáló x n sorozatot véve, melynek elemei x 0 -tól különbözőek, a függvényértékek f(x n ) sorozata a hoz konvergál.]. A szélsőérték elegendő feltétele. Tegyük fel, hogy f : I R n-szer folytonosan differenciálható az x 0 I belső pont egy környezetében, és f (x 0 ) = f (x 0 ) = = f (n ) (x 0 ) = 0 de f (n) (x 0 ) 0. Ha n páros, akkor f (n) (x 0 ) > 0 esetén f-nek szigorú lokális minimuma van x 0 -ban, f (n) (x 0 ) < 0 esetén pedig szigorú lokális maximuma van x 0 -ban.

Ha n páratlan, akkor f-nek nincs szélsőértéke x 0 -ban. 3. Határozza meg a határértéket! (7 pont) x x 5 x x 5 x 5 = x + x (x 5)(x + 5) + x = (5 x) ( + x )(x 5)(x + 5) = ( + x )(x + 5) 40. A feladat a L Hospital szabállyal is megoldható. 4. Határozza meg az alábbi függvények (első) deriváltját! (4 pont) f(x) = x ln(sin x) x + e x, g(x) = (arcsin x)sin x+x. f (x) = ( ln(sin x) + x cos x sin x ) (x + e x ) (x + e x )x ln(sin x) (x + e x ) g (x) = e (sin x+x) ln(arcsin x) ((cos x + ) ln(arcsin x) + (sin x + x) x arcsin x 5. Legyen f(x) = x ln x, (x > 0)! (a) Számolja ki az f, f deriváltakat, és határozza meg f, f, f zérushelyeit (e, 7; e 0,5, 64; e,5 4, 48; e 0,5 0, 60; e,5 0, ) (5 pont), (b) állapítsa meg f stacionárius pontjait, monoton, konvex, konkáv szakaszait, és inflexiós pontjait (5 pont), (c) határozza meg f lokális szélsőérték-helyeit (5 pont), (d) határozza meg f határértékét a 0 és helyeken, és vázolja a függvény menetét! (8 pont) (a) f(x) = x ln x, x ln x = 0 ln x = 0, x = x = f (x) = x ln x + x x = x( ln x + ), x( ln x + ) = 0 ln x + = 0, x = x = e 0,5 f (x) = ln x + + x x = ln x + 3, ln x + 3 = 0 ln x = 3, x = x 3 = e,5. (b) Stacionárius pont: x = e 0,5, f monoton növekvő x( ln x + ) 0, x e 0,5, f monoton csökkenő x( ln x + ) 0, 0 < x e 0,5, f konvex ln x + 3 0, x e,5, f konkáv ln x + 3 0, 0 < x e,5, f inflexiós pontja ln x + 3 = 0-ból x = e,5. ).

3 (c) f-nek szigorú lokális minimuma van x -ben, mert f (x ) = ln e 0,5 + 3 = > 0. (d) Az első eszt a L Hospital szabállyal számolva így f gráfja x 0+ x ln x x + x ln x = x 0+ = +, ln x = x x 0+ x x = x 3 x 0+ = 0, 0.8 0.6 0.4 0. 0 0. 0.4 0.6 0.8..4 x 0. 6. Határozza meg az f(x, y) = x 4xy + y 3 + y 9y, (x, y) R függvény (a) első és második parciális deriváltjait (5 pont), (b) összes stacionárius pontját (5 pont), (c) és lokális szélsőérték-helyeit! (6 pont) (a) A parciális deriváltak: x f(x, y) = x 4y, x x f(x, y) =, y x f(x, y) = 4, y f(x, y) = 4x + 3y + y 9, x y f(x, y) = 4, y y f(x, y) = 6y +. (b) A stacionárius pontok meghatározása: x 4y = 0, 4x + 3y + y 9 = 0, az első egyenletből x = y, ezt a második egyenletbe helyettesítve 8y + 3y + y 9 = 0, így 3y 6y 9 = 0, y y 3 = 0, (y 3)(y + ) = 0, y = 3, y = és x = 6, x = az összes stacionárius pontok. (c) = x x f(x, y) = 4, = x x f(x, y) x y f(x, y) y x f(x, y) y y f(x, y) = 4 4 6y + = (y )

4 amiből Stac. p. előjele előjele következtetés (6, 3) + + szigorú lokális minimumhely (, ) + nincs szélsőérték Összesen 00 pont (B csoport). Definiálja az alábbi fogalmakat: függvény (véges) határértéke, függvény lokális minimuma, (totális) differenciálhatóság. (3x8 pont). Legyen f : D R R és legyen x 0 D (a D halmaz torlódási pontja). Azt mondjuk, hogy f-nek van (véges) határértéke az x 0 pontban, ha van olyan a R szám, hogy minden ɛ > 0-hoz van olyan δ(ɛ) > 0, hogy f(x) a < ɛ ha 0 < x x 0 < δ(ɛ) és x D teljesül. Az a R számot az f függvény x 0 pontbeli határértékének nevezzük, [és jelölésére az a = f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk.] x x0. Azt mondjuk, hogy az f : D R R függvénynek az x 0 D pontban lokális minimuma van, ha van olyan ɛ > 0 szám, hogy f(x) f(x 0 ) teljesül minden x D G(x 0, ɛ) mellett [ahol G(x 0, ɛ) az x 0 pont ɛ sugarú környezetét jelöli.] 3. Az f : D R n R függvényt az x 0 D belső pontban (totálisan) differenciálhatónak nevezzük, ha van olyan A = (A,..., A n ) R n (konstans) vektor és ɛ : D R n R függvény, hogy ɛ(x) f(x) f(x 0 ) = (A, x x 0 ) + ɛ(x) ha x D, és x x0 x x 0 = 0 teljesül. [Itt (A, x x 0 ) az A = (A,..., A n ) és x x 0 vektorok belső szorzata. Az A = (A,..., A n ) vektort az f függvény x 0 pontbeli deriváltjának nevezzük, és f (x 0 )-lal jelöljük.]. Mondja ki az alábbi tételeket: Cauchy-féle középértéktétel, f : D R n R típusú függvény lokális minimumának elegendő feltétele. (x8 pont). Cauchy-féle középértéktétel. Legyenek f, g : [a, b] R folytonosak [a, b]-n, differenciálhatók ]a, b[-n, akkor létezik olyan ξ ]a, b[ melyre [f(b) f(a)] g (ξ) = [g(b) g(a)] f (ξ) teljesül.

. A lokális minimum elegendő feltétele. Tegyük fel, hogy az f : D R n R összes második parciális deriváltjai folytonosak az x 0 D belső pont egy környezetében továbbá azaz x 0 stacionárius pontja f-nek. I. Ha a f(x 0 ) = f(x 0 ) = = n f(x 0 ) = 0, Q(h) = Q(h,..., h n ) := n j= n j i f(x 0 )h i h j kvadratikus függvény pozitív definít, azaz Q(h) > 0 minden h R n, h 0 esetén, akkor f-nek szigorú lokális minimuma van x 0 -ban, [Az alábbiak az előadáson kimondott tételhez tartoznak, de nem képezik részét a válasznak.] [II. ha a Q kvadratikus függvény negatív definít, azaz Q(h) < 0 minden h R n, h 0 esetén, akkor f-nek szigorú lokális maximuma van x 0 -ban, III. ha a Q kvadratikus függvény indefinít, azaz Q(h) felvesz pozitív és negatív értéket is, akkor f-nek nincs szélsőértéke x 0 -ban.] i= 5 3. Határozza meg a határértéket! (7 pont) x x x x x x x = x x + x = ( x)( + x)( x + x) x x x + x x ( x) = ( + x)( x + x). A feladat a L Hospital szabállyal is megoldható. 4. Határozza meg az alábbi függvények (első) deriváltját! (4 pont) f(x) = ln(x + sin x) + e x, g(x) = (arctg x) tg x. f (x) = +cos x ( + x+sin x ex ) e x ln(x + sin x) ( + e x ) g (x) = e tan x ln(arctan x) ( ln(arctan x) + tan x +x cos x arctan x ). 5. Legyen f(x) = (x ) e x, (x R)! (a) Számolja ki az f, f deriváltakat, és határozza meg f, f, f zérushelyeit (5 pont), (b) állapítsa meg f stacionárius pontjait, monoton, konvex, konkáv szakaszait, és inflexiós pontjait (5 pont), (c) határozza meg f lokális szélsőérték-helyeit (5 pont),

6 (d) határozza meg f határértékét a és helyeken, és vázolja a függvény menetét! (8 pont) (a) f(x) = (x ) e x, (x ) e x = 0 (x ) = 0, x = x = f (x) = (x )e x, (x )e x = 0 x = 0, x = x,3 = ± f (x) = (x + x )e x, (x + x )e x = 0 x + x = 0, x = x 4,5 = ±. (b) Stacionárius pont: x,3 = ± f monoton növekvő (x )e x 0, x, f monoton csökkenő (x )e x 0, x, f konvex (x + x )e x 0, x, vagy x, f konkáv (x + x )e x 0, x, f inflexiós pontjai (x + x )e x = 0-ból x = x 4,5 = ±. (c) f-nek szigorú lokális minimuma van x = -ben, mert f (x ) > 0 és szigorú lokális maximuma van x 3 = -ben, mert f (x 3 ) < 0. (d) Az első eszt a L Hospital szabállyal számolva így f gráfja (x x ) e x = (x x + ) e x = +, x (x ) e x = x (x ) e x = x = 0, e x 7 6 5 4 3 0 x 6. Határozza meg az f(x, y) = x 3 + x 9x 4xy + y, (x, y) R függvény (a) első és második parciális deriváltjait (5 pont), (b) összes stacionárius pontját (5 pont), (c) és lokális szélsőérték-helyeit! (6 pont)

(a) A parciális deriváltak: x f(x, y) = 3x + x 9 4y, x x f(x, y) = 6x +, y x f(x, y) = 4, y f(x, y) = 4x + y, x y f(x, y) = 4, y y f(x, y) =. (b) A stacionárius pontok meghatározása: 3x + x 9 4y = 0, 4x + y = 0, a második egyenletből y = x, ezt az első egyenletbe helyettesítve 3x + x 9 8x = 0, így 3x 6x 9 = 0, x x 3 = 0, (x 3)(x + ) = 0, x = 3, x = és y = 6, y = az összes stacionárius pontok. (c) = x x f(x, y) = 6x +, = x x f(x, y) x y f(x, y) y x f(x, y) y y f(x, y) = 6x + 4 4 = (x ) amiből Stac. p. előjele előjele következtetés (3, 6) + + szigorú lokális minimumhely (, ) nincs szélsőérték 7 Összesen 00 pont