Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda

  • 16 odgovora
  • 5.630 pregleda
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 15:35 · pre 191 meseci #2
e^x - x - 1 \ge 0

Za x=0 f(x)=0 \ge 0

Prvi izvod je f'(x) = e^x - 1

Za x>0 e^x > 1 pa je funkcija f(x) = e^x - x - 1 rastuća i za sve vrednosti x \ge 0 važi tvrđenje f(x) \ge 0.






[Ovu poruku je menjao Fermion dana 09.02.2011. u 17:37 GMT+1]
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 15:40 · pre 191 meseci #3
Recimo meni pada na pamet da e^x razvijes u Maklorenov red:

e^x = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^n}{n!}

Odavde se lako vidi da je:

1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots \geq x + 1 za svako x.

Kada je x=0, onda je =, za bilo koje drugo x, izraz sa leve strane je veci od izraza sa desne.


edit: nisam procitao naziv teme do kraja, kljucne reci "pomocu prvog izvoda". izvinjavam se.
Potpis
If you can't explain it simply, you don't understand it well enough. A. Einstein
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 15:47 · pre 191 meseci #4
Ako je x<0 uvedimo smenu t = - x. Dobijamo:
e^{-t} + t - 1 >0

Da bi ovo dokazali nađimo prvi izvod:
-e^{-t} + 1 = - \frac{1}{e^t} + 1 > 0 što naravno važi za svako x<0 odnosno t>0 jer važi \frac{1}{e^t}<1. Time i onim iz moje prve poruke ovo je potpuno dokazano.
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 16:37 · pre 191 meseci #5
Hvala vam.
Mada mene zapravo najviše i buni primena prvog izvoda tu. Šta za funkciju znači da je prvi izvod veći od nule, tj da je ona rastuća...može ona biti i rastuća, ali i da preseče x-osu negde, zar ne? Ili ja to ipak, baš uopšte, nisam dobro ukapirala?
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 16:44 · pre 191 meseci #6
Nula funkcije f(x) je u 0. Tu grafik te funkcije dodiruje x-osu. Za svako veće x od 0 funkcija je rastuća. Šta to znači? Što je nezavisna promenljiva x veća to je veća i vrednost funkcije. Dakle ako je nula funkcije u nuli, a za sve vrednosti veće od te funkcija raste, za svako x veće od 0 funkcija će imati veću vrednost nego u tački gde je jednaka nuli.

To je ideja. Slično se ispituje i kada je x<0.
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 16:54 · pre 191 meseci #8
Inače, smena iz mog drugog odgovora na ovoj temi nije neophodna, čak sam bez nekog potrebnog razloga učinio stvar težom za rešavanje. Evo prostije, za x<0 f'(x)=e^x - 1, što je manje od 0, pa je funkcija na tom intervalu opadajuća, tj. opada od neke vrednosti do 0, koja se dostiže za x=0, što znači da je za sve vrednosti manje od 0 veća od vrednosti u tački x=0, pri čemu f(0)=0.
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 17:01 · pre 191 meseci #9
Možda još prostiji način, koji neće baš uvek funkcionisati, ali prilično pojednostavljuje rešenje ove funkcije jeste nalaženje njenog ekstrema. Dakle nađemo prvi izvod:
f'(x)=e^x - 1

On je jednak nuli u tački gde je f'(x)=e^x - 1 = 0, tj. e^x = 1, što se postiže za x=0.

Dakle funkcija ima samo jedan ekstrem, ali ne znamo da li je to maksimum ili minimum. Međutim, pošto je f'(0)=e^0 - 1 = 0, a f(1)>0, sledi da je to minimum funkcije, što pokazuje da je polazno tvrđenje tačno.
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 09.02.2011. u 20:10 · pre 191 meseci #11
U nekim slučajevima verovatno da. Evo elementarnog primera f(x) = x^2. Prvi izvod je f'(x) = 2x, a to je jednako nuli za x=0. Pošto je ekstrem u tački f(0)=0, a f(1)=1>0 sledi da je funkcija za svako x \neq 0, tacnije gde x \in R /{0} veća od nule. Pa je x=0 jedina nula ove funkcije. Dao sam lakši primer, ali uz malo kreativnosti trebalo bi da može i u nekim zahtevnijm zadacima primeniti.
Re: Dokazivanje nejednakosti uz pomoc prvog izvoda 30.01.2014. u 13:59 · pre 154 meseci #13
Nikako. Ta nejednakost nije tacna. e^{x-x^2} je pozitivna funkcija, dok \sin x + \cos x talasa i prelazi naizmenicno iz pozitivnog u negativni deo. Na primer, za x=\pi je \sin \pi + \cos \pi = -1.
Potpis
Leonardo da Vinči

Nema istine u onim naukama u kojima se matematika ne primenjuje.

Milorad Stevanović

Bog postoji zato sto je matematika neprotivurečna.
Prijavite se da biste odgovorili u ovoj temi.PrijavaRegistracija

Premeštanje teme