Różnowartościowość i dowodzenie

Otrzymałeś(aś) rozwiązanie do zamieszczonego zadania? - podziękuj autorowi rozwiązania! Kliknij
Awatar użytkownika
kaskada
Czasem tu bywam
Czasem tu bywam
Posty: 143
Rejestracja: 21 lut 2013, 10:27
Podziękowania: 313 razy
Otrzymane podziękowania: 2 razy
Płeć:

Różnowartościowość i dowodzenie

Post autor: kaskada »

1) Zadanie autorskie :D
Proszę o wytłumaczenie w przystępnym języku, jak rozwiązuje się nierówności graficznie. Jak na podstawie wykresu dwóch funkcji na jednym układzie współrzędnych możemy stwierdzić, że funkcje są równe, jedna jest większa od drugiej itp.? Patrzymy wtedy na oś X, czy Y?
Weźmy na przykład takie dwie funkcje:
\(f(x) = \frac{1}{x}
g(x)= \sqrt{x}\)


2) Funkcja f jest określona wzorem \(f(x) = \frac{3}{x^2 + 1}\), gdzie \(x \in R\).
a) Wykaż, że funkcja \(f\) jest parzysta.
b) Wykaż, że funkcja \(f\) jest rosnąca w zbiorze \(( \infty ; 0 \right\rangle\).
c) Wyznacz zbiór wartości funkcji \(f\).
d) Podaj przedział liczbowy, w którym funkcja \(f\) jest malejąca.


3) Funkcja f jest określona wzorem \(f(x) = \frac{x}{x +1}\).
a) Wykaż, że funkcja \(f\) jest rosnąca w każdym z przedziałów: \((- \infty ; -1), (-1 ; + \infty )\), ale nie jest monotoniczna w zbiorze \(R - \{ 1 \}\).
b) Udowodnij, że dla dowolnej liczby \(a\), a nie równa się 0, należącej do dziedziny funkcji \(f\) wartość wyrażenia \(f(a) + f( \frac{1}{a} )\) jest stała.
c) Wykaż, że funkcja \(f\) jest różnowartościowa.


4) Dane są funkcje: \(f(x) = x^2 + \frac{1}{x^2}\) oraz \(g(x) = \frac{x^2 + 1}{x}\), gdzie \(x \in R - \{ 0 \}\).
a) Która z tych funkcji jest parzysta, a która jest nieparzysta?
b) Wykaż, że dla dowolnej liczby \(x\), \(x \in R - \{ 0 \}\), prawdziwa jest równość: \(f(x) = (g(x))^2 - 2\).
c) Wykaż, że zbiorem wartości funkcji \(g\) jest suma przedziałów: \((- \infty ; -2 \right\rangle \cup \left\langle 2, + \infty )\).
dragon
Rozkręcam się
Rozkręcam się
Posty: 43
Rejestracja: 03 kwie 2012, 19:04
Lokalizacja: Łódź
Otrzymane podziękowania: 22 razy
Płeć:

Post autor: dragon »

1) Jeśli np. chcemy graficznie rozwiązać nierówność: \(f(x)<g(x)\), to w rozwiązaniu podajemy zbiór tych argumentów (a więc patrzymy na oś Ox), dla których wykres funkcji f leży POD wykresem funkcji g. Odrębną kwestią jest znalezienie argumentu lub argumentów, dla którego/których te funkcje mają tę samą wartość. W podanym w treści przypadku będzie jedno miejsce przecięcia wykresów - czyli jest jeden taki argument, dla którego funkcje przyjmują te same wartości; jest to x = 1.
Awatar użytkownika
kacper218
Expert
Expert
Posty: 4080
Rejestracja: 02 paź 2009, 14:33
Lokalizacja: Radzymin
Podziękowania: 7 razy
Otrzymane podziękowania: 1382 razy
Płeć:

Post autor: kacper218 »

Zadanie 2.
Na początek :)
a) Jaka jest definicja funkcji parzystej?
b) Jaka jest definicja funkcji rosnącej?
c) tutaj mamy zadanko z funkcji kwadratowej z parametrem
d) masz pochodną? (najprościej)
Pomogłem? Daj plusika :D
Masz pytania? Napisz priv
Przepisywanie prac do \(\LaTeX- a\)

Korepetycje Radzymin i okolice. :)
dragon
Rozkręcam się
Rozkręcam się
Posty: 43
Rejestracja: 03 kwie 2012, 19:04
Lokalizacja: Łódź
Otrzymane podziękowania: 22 razy
Płeć:

Post autor: dragon »

2a) Znajdź \(f(-x)\). Jeśli funkcja jest parzysta, to dla każdego argumentu z jej dziedziny, liczba przeciwna do tego argumentu (-x) też należy do tej dziedziny i \(f(x)=f(-x)\)
b) Sprawdź, że dla \(x_1, x_2\in\left(-\infty,0\right\rangle\wedge x_1<x_2\) zachodzi \(f(x_1)<f(x_2)\)
c) Zbiór wartości dla wyrażenia \(x^2+1\), gdzie \(x\in R\), to \(\left\langle1,+\infty\right)\), dlatego funkcja \(f\) ma największą wartość równą 3 (gdy mianownik jest maksymalny i wynosi 1), a najmniejsza nie istnieje (gdy mianownik jest nieskończenie duży, wartość funkcji jest bliska 0). Zatem zbiór wartości rozpatrywanej funkcji to \(\left( 0,3 \right\rangle\)
d) Zbadaj w jakim przedziale argumentów dla \(x_1<x_2\) zachodzi \(f(x_1)>f(x_2)\)
Galen
Guru
Guru
Posty: 18457
Rejestracja: 17 sie 2008, 15:23
Podziękowania: 4 razy
Otrzymane podziękowania: 9161 razy

Post autor: Galen »

2)
\(f(x)=\frac{3}{x^2+1}\)
a)
Jest parzysta
\(f(-x)=\frac{3}{(-x)^2+1}=\frac{3}{x^2+1}=f(x)\)
b)Jest rosnąca dla \(x\in (-\infty;0>
Dowod:
Niech \;\;x_2>x_1\;\;czyli \;x_1-x_2<0\;\;i\;\;x_1\;oraz\;x_2\;ujemne\)

Ustalasz,czy wartości funkcji maleją wraz ze wzrastaniem argumentów.
\(f(x_2)-f(x_1)=\frac{3}{x_2^2+1}-\frac{3}{x_1^2+1}=\frac{3x_1^2+3-3x_2^2-3}{(x_2^2+1)(x_1^2+1)}=\frac{3x_1^2-3x_2^2}{bez\;zmian}=\)
\(=\frac{3(x_1^2-x_2^2)}{bez zmian}=\frac{3(x_1-x_2)(x_1+x_2)}{(x_2^2+1)(x_1^2+1)}>0\\
uzasadnienie\\
x_1<x_2\;\;czyli\;\;x_1-x_2<0\;\;i\;\;x_1+x_2<0\\
to\;iloczyn\\
dodatni\)

c)
\(f(0)=3\)
\(ZW=(0;3>\)
d)
Dla argumentów od zera do + nieskończoności funkcja jest malejąca.
Jako funkcja parzysta ma wykres,którego osią symetrii jest OY.Z lewej strony osi symetrii wykres
wspina się do liczby 3 (punkt (0;3),to z prawej musi opadać od tego punktu i zbliżać się do osi OX.
Wszystko jest trudne,nim stanie się proste.
Galen
Guru
Guru
Posty: 18457
Rejestracja: 17 sie 2008, 15:23
Podziękowania: 4 razy
Otrzymane podziękowania: 9161 razy

Post autor: Galen »

Zad.4
\(f(x)=x^2+\frac{1}{x^2}=\frac{x^4+1}{x^2}\\
g(x)=\frac{x^2+1}{x}\)

a)
\(f(-x)=f(x)\)
Funkcja f jest parzysta .
\(g(-x)=\frac{x^2+1}{-x}=-\frac{x^2+1}{x}=-g(x)\)
Funkcja g jest nieparzysta.
b)
\([g(x)]^2-2=(\frac{x^2+1}{x})^2-2=\frac{x^4+2x^2+1}{x^2}-2=\frac{x^4+2x^2+1-2x^2}{x^2}=\frac{x^4+1}{x^2}=f(x)\)
c)
\(ZW_g=(-\infty;-2>\cup <2;+\infty)\)
Wykres funkcji nieparzystej ma środek symetrii w punkcie (0;0).
Dla \(x\in (0;1)\) funkcja maleje i ma najmniejszą wartość f(1)=2,dla \(x\in <2;+\infty)\) rośnie .Dla adgumentów ujemnych punkty wykresu są symetryczne względem (0;0),to odpowiednik punktu (1;2) jest punktem (-1;-2)....itd.
Wszystko jest trudne,nim stanie się proste.
dragon
Rozkręcam się
Rozkręcam się
Posty: 43
Rejestracja: 03 kwie 2012, 19:04
Lokalizacja: Łódź
Otrzymane podziękowania: 22 razy
Płeć:

Post autor: dragon »

3a) Niech: \(x_1,x_2 \in \left(-\infty,-1\right)\) \(\wedge\) \(x_2>x_1\). Zbadamy różnicę \(f(x_2)-f(x_1)\).

\(f(x_2)-f(x_1)=\frac{x_2}{x_2 +1}-\frac{x_1}{x_1 +1}=\frac{x_2(x_1+1)-x_1(x_2+1)}{(x_1+1)(x_2+1)}=\frac{x_1x_2+x_2-x_1x_2-x_1}{(x_1+1)(x_2+1)}=\frac{x_2-x_1}{(x_1+1)(x_2+1)}\)

Biorąc pod uwagę nasze założenie, wyrażenia \(x_2-x_1\), \(x_1+1\) i \(x_2+1\) są odpowiednio: dodatnie, ujemne i ujemne. Otrzymujemy zatem ułamek z dodatnim licznikiem i dodatnim mianownikiem (iloczyn dwóch liczb ujemnych jest dodatni).

Dlatego \(f(x_2)-f(x_1)>0\) i funkcja \(f\) jest rosnąca w zbiorze \(\left(-\infty,-1\right)\).

Identyczna analiza pozwala wykazać, że jest ona również rosnąca w zbiorze \(\left(-1,+\infty\right)\).

Co więcej, aby wykazać, że \(f\) nie jest monotoniczna (w tym wypadku rosnąca) w całej swojej dziedzinie, należy podać takie dwie liczby \(x_1,x_2 \in R\setminus\{-1\}\), przy czym \(x_2>x_1\), dla których \(f(x_2)-f(x_1)<0\). Mogą to być np. liczby \(x_1=-2\) i \(x_2=0\).

\(f(-2)=\frac{-2}{-2+1}=2\) oraz \(f(0)=\frac{0}{0+1}=0\). Dlatego:

\(f(x_2)-f(x_1)=f(0)-f(-2)=0-2=-2<0\), co kończy dowód, że funkcja nie jest monotoniczna (tu: rosnąca) w całej swojej dziedzinie.

b) \(f(a)+f(\frac{1}{a})=\frac{a}{a+1}+\frac{\frac{1}{a}}{\frac{1}{a}+1}=\frac{a}{a+1}+\frac{\frac{1}{a}}{\frac{1+a}{a}}=\frac{a}{a+1}+\frac{1}{1+a}=\frac{a+1}{a+1}=1\Leftrightarrow a \in R \setminus\{-1,0\}\)

c)Niech: \(x_1,x_2 \in R \setminus\{-1}\) \(\wedge\)\(x_1\neq x_2\). Z ppkt. a) mamy:

\(f(x_2)-f(x_1)=\frac{x_2-x_1}{(x_1+1)(x_2+1)}\neq 0\), bo \(x_1\neq x_2 \Rightarrow x_2 - x_1 \neq 0\), czyli:

\(f(x_1) \neq f(x_2)\), a więc \(f\) jest różnowartościowa w całej swojej dziedzinie.
ef39
Stały bywalec
Stały bywalec
Posty: 501
Rejestracja: 15 sie 2012, 21:03
Podziękowania: 12 razy
Otrzymane podziękowania: 275 razy

Re: Różnowartościowość i dowodzenie

Post autor: ef39 »

4c
Ponieważ funkcja g(x)jest nieparzysta to jej wykres jest symetryczny względem O(0;0)
Rozważymy jak to wygląda dla x>0

\((x-1)^2 \ge 0\\
x^2+1 \ge 2x\qquad |:x\\
\frac{x^2+1}{x} \ge 2\)


możemy tak wykonać dzielenie przez x ponieważ założyliśmy, że x>0

skoro wykres jest symetryczny względem O(0;0) to dla x<0

\(\frac{x^2+1}{x} \le -2\)
dragon
Rozkręcam się
Rozkręcam się
Posty: 43
Rejestracja: 03 kwie 2012, 19:04
Lokalizacja: Łódź
Otrzymane podziękowania: 22 razy
Płeć:

Post autor: dragon »

Wygodnym sposobem (i dość uniwersalnym przy określaniu zbioru wartości funkcji) jest też rozwiązanie równania z parametrem. W tym wypadku:

\(\frac{x^2+1}{x}=a\), gdzie \(a\) jest parametrem. Równanie to sprowadzi się do równania kwadratowego.

Szukać będziemy takich wartości parametru \(a\), dla których równanie to ma co najmniej jeden pierwiastek rzeczywisty

i nie jest to liczba \(x=0\). Znalezione wartości parametru \(a\) tworzą zbiór wartości naszej funkcji.
ef39
Stały bywalec
Stały bywalec
Posty: 501
Rejestracja: 15 sie 2012, 21:03
Podziękowania: 12 razy
Otrzymane podziękowania: 275 razy

Re: Różnowartościowość i dowodzenie

Post autor: ef39 »

Dragon ma faktycznie najlepszy pomysł jeżeli chodzi o rozwiązanie problemu zad 4c na poziomie liceum,
wiem tylko, że te zadania są ze zbioru zadań na poziomie, gdzie uczeń nie umie rozwiązywać jeszcze równań i nierówności kwadratowych, co bardzo utrudnia rozwiązania problemu .
Awatar użytkownika
Matematyk_64
Stały bywalec
Stały bywalec
Posty: 549
Rejestracja: 09 lut 2012, 14:18
Lokalizacja: Legnica
Otrzymane podziękowania: 161 razy
Płeć:
Kontakt:

Re: Różnowartościowość i dowodzenie

Post autor: Matematyk_64 »

4 c) Na poziomie I klasy liceum, to można też po prostu naszkicować wykres \(g(x) = x+ \frac{1}{x}\) na podstawie wykresów hiperboli i prostej. Upewniamy się tylko, czy dołek/ górka jest dla x=1 i x=-1 (np. tabelka dla wartości 0,9; 0,99; 1; 1,01; 1.1)
Wrzutnia matematyczna: http://www.centrum-matematyki.pl/edukac ... tematyczna
gg: 85584
skype: pi_caria
ODPOWIEDZ