Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Eπαναληψη 2018

7,017 views

Published on

Eπαναληψη στα Μαθηματικά Προσανατολισμού

Published in: Education

Eπαναληψη 2018

  1. 1. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [1] EΠΑΝΑΛΗΨΗ στα Μαθηματικά Προσανατολισμού Γ Λυκείου (Σύμφωνα με τις νέες οδηγίες 2017-2018) 70 Ερωτήσεις Θεωρίας 40 Συμβουλές (της τελευταίας στιγμής) 30 Επαναληπτικά Θέματα με Απαντήσεις Θανάσης Κοπάδης - Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com
  2. 2. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [2] Όλη η Θεωρία σε 70 Ερωτήσεις Ορισμοί – Ιδιότητες - Προτάσεις – Θεωρήματα – Αποδείξεις 1. Τι λέμε σύνολο τιμών μιας συνάρτησης f με πεδίο ορισμού το σύνολο A ; Απάντηση Σύνολο τιμών της f λέμε το σύνολο που έχει για στοιχεία του τις τιμές της f σε όλα τα ∈Αx . Δηλαδή ισχύει: ( ) ( ){ }/ για κάποιοΑ = = ∈Αf y y f x x Το σύνολο τιμών της f στο A συμβολίζεται με ( )Αf 2. Τι λέμε γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f με πεδίο ορισμού το σύνολο A ; Απάντηση Γραφική παράσταση της f λέμε το σύνολο των σημείων ( ),Μ x y για τα οποία ισχύει ( )=y f x , δηλαδή το σύνολο των σημείων ( )( ),Μ x f x για κάθε ∈Αx Σχόλια ● Η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f συμβολίζεται συνήθως με fC ● Η εξίσωση ( )=y f x επαληθεύεται μόνο από τα σημεία της fC . Επομένως, η ( )=y f x είναι η εξίσωση της γραφικής παράστασης της f ● Όταν δίνεται η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f , τότε: α) Το πεδίο ορισμού της f είναι το σύνολο Α των τετμημένων των σημείων της fC
  3. 3. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [3] β) Το σύνολο τιμών της f είναι το σύνολο ( )Αf των τεταγμένων των σημείων της fC γ) Η τιμή της f στο 0 ∈Αx είναι η τεταγμένη του σημείου τομής της ευθείας 0=x x και της fC (Σχ.1) Cf O y x (α) Α Cf O y x (β) f(Α) Cf O x=x0 A(x0,f(x0)) x0 y x (γ) f(x0) 1 ● Όταν δίνεται η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f μπορούμε, επίσης, να σχεδιάσουμε και τις γραφικές παραστάσεις των συναρτήσεων − f και f Η γραφική παράστασης της συνάρτησης − f είναι συμμετρική, ως προς τον άξονα ′x x , της γραφικής παράστασης της f , γιατί αποτελείται από τα σημεία ( )( ),′Μ −x f x που είναι συμμετρικά των ( )( ),Μ x f x , ως προς τον άξονα ′x x (Σχ. 2). Η γραφική παράσταση της f αποτελείται από τα τμήματα της fC που βρίσκονται πάνω από τον άξονα ′x x και από τα συμμετρικά, ως προς τον άξονα ′x x, των τμημάτων της fC που βρίσκονται κάτω από τον άξονα αυτόν. (Σχ. 3). O y x 2 Μ΄(x,−f(x)) y=f(x) y=−f(x) Μ(x,f(x)) O y x 3 y=f(x)y=| f(x)|
  4. 4. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [4] 3. Να χαράξετε τις γραφικές παραστάσεις των βασικών συναρτήσεων α) ( ) = +f x xα β β) ( ) 2 =f x xα , 0≠α γ) ( ) 3 =f x xα , 0≠α δ) ( ) =f x x α , 0≠α ε) ( ) =f x x , ( ) =g x x Απάντηση Οι γραφικές παραστάσεις φαίνονται παρακάτω : α) Η πολυωνυμική συνάρτηση ( ) = +f x xα β 4 a>0 O x y a<0 O x y a=0 O x y β)Η πολυωνυμική συνάρτηση ( ) 2 =f x xα , 0≠α O x y α>0 xO y α<0 5 γ) Η πολυωνυμική συνάρτηση ( ) 3 =f x xα , 0≠α
  5. 5. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [5] O x y α>0 O x y α<0 6 δ) Η ρητή συνάρτηση ( ) =f x x α , 0≠α O x y α>0 O x y α<0 7 ε) Οι συναρτήσεις ( ) =f x x , ( ) =g x x y x= O x y y x= | | O x y 8 4. Να χαράξετε τις γραφικές παραστάσεις των παρακάτω συναρτήσεων : α) ( ) =f x xηµ , ( ) =f x xσυν , ( ) =f x xεϕ β) ( ) = x f x α , 0 1< ≠α γ) ( ) log=f x xα , 0 1< ≠α
  6. 6. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [6] Απάντηση Οι γραφικές παραστάσεις φαίνονται παρακάτω : α) Οι τριγωνικές συναρτήσεις ( ) =f x xηµ , ( ) =f x xσυν , ( ) =f x xεϕ O y=ημx 2ππ 1 −1 y x O y=συνx 2ππ 1 −1 y x 3π/2π/2−π/2 O y=εφx y x (γ) (β) (α) 9 Υπενθυμίζουμε ότι, οι συναρτήσεις ( ) =f x xηµ και ( ) =f x xσυν είναι περιοδικές με περίοδο 2Τ= π , ενώ η συνάρτηση ( ) =f x xεϕ είναι περιοδική με περίοδο Τ =π β) Η εκθετική συνάρτηση ( ) = x f x α , 0 1< ≠α
  7. 7. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [7] α 1 1O x y (α)α>1 O x y (β)0<α<1 α 1 1 10 Ιδιότητες Υπενθυμίζουμε ότι: ● Αν 1>α , τότε 1 2 1 2< ⇔ <x x x x α α ● Αν 0 1< <α , τότε 1 2 1 2< ⇔ >x x x x α α γ) Η λογαριθμική συνάρτηση ( ) log=f x xα , 0 1< ≠α α 1 1O x y (α)α>1 α 1 1 O x y (β)0<α<1 11 Ιδιότητες Υπενθυμίζουμε ότι: 1) log = ⇔ =y x y xα α 2) log =x xα α και log =x xα α 3) log 1 0=α και log 1=α α 4) ( )1 2 1 2log log log= +x x x xα α α 5) 1 1 2 2 log log log= − x x x x α α α 6) log log=k x k xα α 7) Αν 1>α , τότε 1 2 1 2log log< ⇔ <x x x xα α Αν 0 1< <α , τότε 1 2 1 2log log< ⇔ >x x x xα α 8) ln =x x e α α
  8. 8. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [8] 5. Πότε δύο συναρτήσεις ,f g λέγονται ίσες ; Απάντηση Δύο συναρτήσεις f και g λέγονται ίσες όταν: • έχουν το ίδιο πεδίο ορισμού A και • για κάθε ∈Αx ισχύει ( ) ( )=f x g x 6. Πώς ορίζονται οι πράξεις της πρόσθεσης , αφαίρεσης , γινομένου και πηλίκου δύο συναρτήσεων ,f g; Απάντηση Ορίζουμε ως άθροισμα +f g , διαφορά −f g , γινόμενο ⋅f g και πηλίκο f g δύο συναρτήσεων ,f g τις συναρτήσεις με τύπους ( )( ) ( ) ( )+ = +f g x f x g x , ( )( ) ( ) ( )− = −f g x f x g x ( )( ) ( ) ( )⋅ = ⋅f g x f x g x , . ( ) ( ) ( )   =    f xf x g g x Το πεδίο ορισμού των +f g , −f g και ⋅f g είναι η τομή Α∩Β των πεδίων ορισμού Α και Β των συναρτήσεων f και g αντιστοίχως, ενώ το πεδίο ορισμού της f g είναι το Α∩Β, εξαιρουμένων των τιμών του x που μηδενίζουν τον παρονομαστή ( )g x , δηλαδή το σύνολο ( ){ }/ και με 0∈Α ∈Β ≠x x x g x 7. Τι λέμε σύνθεση της συνάρτησης f με τη συνάρτηση g ; Απάντηση
  9. 9. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [9] Αν ,f g είναι δύο συναρτήσεις με πεδίο ορισμού Α και Β αντιστοίχως, τότε ονομάζουμε σύνθεση της f με την g και τη συμβολίζουμε με g f , τη συνάρτηση με τύπο ( )( ) ( )( )=g f x g f x g f g(B)A g Bf(A) f A1 g( f(x)) f(x) x 12 Σχόλια α) Το πεδίο ορισμού της g f αποτελείται από όλα τα στοιχεία x του πεδίου ορισμού της f για τα οποία το ( )f x ανήκει στο πεδίο ορισμού της g . Δηλαδή είναι το σύνολο ( ){ }1 /Α = ∈Α ∈Βx f x Είναι φανερό ότι η g f ορίζεται αν 1Α ≠ ∅, δηλαδή αν ( )Α ∩Β ≠ ∅f β) Γενικά, • Αν ,f g είναι δύο συναρτήσεις και ορίζονται οι g f και f g , τότε αυτές δ ε ν ε ί ν α ι υ π ο χ ρ ε ω τ ι κ ά ίσες. • Αν , ,f g h είναι τρεις συναρτήσεις και ορίζεται η ( )h g f , τότε ορίζεται και η ( )h g f και ισχύει ( ) ( )=h g f h g f Τη συνάρτηση αυτή τη λέμε σύνθεση των , ,f g h και τη συμβολίζουμε με h g f . Η σύνθεση συναρτήσεων γενικεύεται και για περισσότερες από τρεις συναρτήσεις. 8. Πότε μια συνάρτηση f λέγεται γνησίως αύξουσα και πότε γνησίως φθίνουσα σε ένα διάστημα Δ ; Απάντηση
  10. 10. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [10] • Η συνάρτηση f λέγεται γνησίως αύξουσα σ’ ένα δ ι ά σ τ η μ α Δ του πεδίου ορισμού της, όταν για οποιαδήποτε 1 2, ∈∆x x με 1 2<x x ισχύει ( ) ( )1 2<f x f x • Η συνάρτηση f λέγεται γνησίως φθίνουσα σ’ ένα δ ι ά σ τ η μ α Δ του πεδίου ορισμού της, όταν για οποιαδήποτε 1 2, ∈∆x x με 1 2<x x ισχύει ( ) ( )1 2>f x f x 9. Πότε μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού A λέμε ότι παρουσιάζει στο 0 ∈Αx ολικό μέγιστο και πότε ολικό ελάχιστο ; Απάντηση Μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού Α θα λέμε ότι: • Παρουσιάζει στο 0 ∈Αx (ολικό) μέγιστο το ( )0f x , όταν ( ) ( )0≤f x f x για κάθε ∈Αx • Παρουσιάζει στο 0 ∈Αx (ολικό) ελάχιστο το ( )0f x , όταν ( ) ( )0≥f x f x για κάθε ∈Αx . 10. Πότε μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού A λέγεται 1 1− ; Απάντηση Μια συνάρτηση :Α →ℝf λέγεται συνάρτηση 11− , όταν για οποιαδήποτε 1 2, ∈Αx x ισχύει η συνεπαγωγή: Αν 1 2≠x x , τότε ( ) ( )1 2≠f x f x Σχόλια α) Μια συνάρτηση :Α →ℝf είναι συνάρτηση 11− , αν και μόνο αν για οποιαδήποτε 1 2, ∈Αx x ισχύει η συνεπαγωγή: Αν ( ) ( )1 2=f x f x , τότε 1 2=x x
  11. 11. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [11] Είναι φανερό από τον ορισμό της συνάρτησης ότι ισχύει η ισοδυναμία : ( ) ( )1 2 1 2= ⇔ =f x f x x x β) Από τον ορισμό προκύπτει ότι μια συνάρτηση f είναι 11− , αν και μόνο αν: ● Για κάθε στοιχείο y του συνόλου τιμών της η εξίσωση ( ) =f x y έχει ακριβώς μια λύση ως προς x ● Δεν υπάρχουν σημεία της γραφικής της παράστασης με την ίδια τεταγμένη. Αυτό σημαίνει ότι κάθε οριζόντια ευθεία τέμνει τη γραφική παράσταση της f το πολύ σε ένα σημείο. ● Αν μια συνάρτηση είναι γνησίως μονότονη, τότε είναι συνάρτηση "11" − . Το αντίστροφο γενικά δεν ισχύει. Υπάρχουν δηλαδή συναρτήσεις που είναι 1 1− αλλά δεν είναι γνησίως μονότονες. Παράδειγμα Η συνάρτηση η συνάρτηση ( ) , 0 1 , 0 ≤  =  > x x g x x x (Σχ. 13) είναι 1 1− , αλλά δεν είναι γνησίως μονότονη. O x y y=g(x) 13 11. Πότε μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού A αντιστρέφεται και πώς ; Απάντηση
  12. 12. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [12] Μια συνάρτηση :Α →ℝf αντιστρέφεται, αν και μόνο αν είναι 1 1− .Η αντίστροφη συνάρτηση της f που συμβολίζεται με 1− f ορίζεται από τη σχέση ( ) ( )1− = ⇔ =f x y f y x Σχόλια α) Ισχύει ότι : ( )( )1− =f f x x , ∈Αx και ( )( )1− =f f y y, ( )∈ Αy f β) Η αντίστροφη της f έχει πεδίο ορισμού το σύνολο τιμών ( )Αf της f και σύνολο τιμών το πεδίο ορισμού A της f γ) Οι γραφικές παραστάσεις των συναρτήσεων f και 1− f είναι συμμετρικές ως προς την ευθεία =y x που διχοτομεί τις γωνίες Οx y και ′ ′Οx y 12. Ποια πρόταση συνδέει το όριο της f στο 0x και τα πλευρικά όρια της f στο 0x ; Απάντηση Ισχύει ότι : Αν μια συνάρτηση f είναι ορισμένη σε ένα σύνολο της μορφής ( ) ( )0 0, ,∪x xα β , τότε ισχύει η ισοδυναμία: ( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim− +→ → → = ⇔ = =ℓ ℓ x x x x x x f x f x f x Παρατηρήσεις στο όριο α) Ισχύει ότι: ● ( ) ( )( )0 0 lim lim 0 → → = ⇔ − =ℓ ℓ x x x x f x f x ● ( ) ( )0 0 0 lim lim → → = ⇔ + =ℓ ℓ x x h f x f x h β) Τους αριθμούς ( ) 0 1 lim− → =ℓ x x f x και ( ) 0 2 lim+ → =ℓ x x f x τους λέμε πλευρικά όρια της f στο 0x και συγκεκριμένα το 1ℓ αριστερό όριο της f στο 0x , ενώ το 2ℓ δεξιό όριο της f στο 0x
  13. 13. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [13] γ) Για να αναζητήσουμε το όριο της f στο 0x πρέπει η f να ορίζεται όσο θέλουμε «κοντά στο 0x », δηλαδή η f να είναι ορισμένη σ’ ένα σύνολο της μορφής ( ) ( )0 0, ,∪x xα β ή ( )0,xα ή ( )0,x β Το 0x μπορεί να ανήκει στο πεδίο ορισμού της συνάρτηση ή να μην ανήκει σ’ αυτό Επίσης η τιμή της f στο 0x , όταν υπάρχει, μπορεί να είναι ίση με το όριό της στο 0x ή διαφορετική από αυτό. δ) Ισχύει 0 0lim → = x x x x και 0 lim → = x x c c 13. Πότε λέμε ότι μια συνάρτηση f έχει κοντά στο 0x μια ιδιότητα Ρ ; Απάντηση Μια συνάρτηση f λέμε ότι έχει κοντά στο 0x μια ιδιότητα Ρ, όταν ισχύει μια από τις παρακάτω τρεις συνθήκες: α) Η f είναι ορισμένη σε ένα σύνολο της μορφής ( ) ( )0 0, ,∪x xα β και στο σύνολο αυτό έχει την ιδιότητα Ρ β) Η f είναι ορισμένη σε ένα σύνολο της μορφής ( )0,xα , έχει σ’ αυτό την ιδιότητα Ρ, αλλά δεν ορίζεται σε σύνολο της μορφής ( )0,x β γ) Η f είναι ορισμένη σε ένα σύνολο της μορφής ( )0,x β , έχει σ’ αυτό την ιδιότητα Ρ, αλλά δεν ορίζεται σε σύνολο της μορφής ( )0,xα 14. Να γράψετε τις ιδιότητες των ορίων στο 0x Απάντηση Για το όριο ισχύουν οι παρακάτω ιδιότητες :
  14. 14. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [14] α) Θεώρημα 1ο ● Αν ( ) 0 lim 0 → > x x f x , τότε ( ) 0>f x κοντά στο 0x ● Αν ( ) 0 lim 0 → < x x f x , τότε ( ) 0<f x κοντά στο 0x β) Θεώρημα 2ο Αν οι συναρτήσεις ,f g έχουν όριο στο 0x και ισχύει ( ) ( )≤f x g x κοντά στο 0x , τότε ( ) ( ) 0 0 lim lim → → ≤ x x x x f x g x γ) Θεώρημα 3ο Αν υπάρχουν τα όρια των συναρτήσεων ,f g έχουν όριο στο 0x , τότε: 1. ( ) ( )( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim → → → + = + x x x x x x f x g x f x g x 2. ( )( ) ( ) 0 0 lim lim → → = x x x x f x f xκ κ , για κάθε σταθερά κ∈ℝ 3. ( ) ( )( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim → → → ⋅ = ⋅ x x x x x x f x g x f x g x 4. ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim → → → = x x x x x x f xf x g x g x , εφόσον ( ) 0 lim 0 → ≠ x x g x 5. ( ) ( ) 0 0 lim lim → → = x x x x f x f x 6. ( ) ( )0 0 lim lim → → = x x x x f x f xκ κ , εφόσον ( ) 0≥f x κοντά στο 0x δ) Θεώρημα 4ο
  15. 15. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [15] ● Έστω η πολυωνυμική συνάρτηση ( ) 1 1 1 0....− −= + + + +P x x x xν ν ν να α α α και 0 ∈ℝx Τότε ισχύει: ( ) ( ) 0 0lim → = x x P x P x ● Έστω η ρητή συνάρτηση ( ) ( ) ( ) = P x f x Q x , όπου ( ) ( ),P x Q x πολυώνυμα του x και 0 ∈ℝx Τότε ισχύει: ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 lim → = x x P xP x Q x Q x , όπου ( )0 0≠Q x ε) Θεώρημα 5ο (Κριτήριο παρεμβολής) Έστω οι συναρτήσεις , ,f g h. Αν ● ( ) ( ) ( )≤ ≤h x f x g x κοντά στο 0x ● ( ) ( ) 0 0 lim lim → → = = ℓ x x x x h x g x τότε ( ) 0 lim → = ℓ x x f x στ) Ισχύει ότι: ● ≤x xηµ , για κάθε ∈ℝx . Η ισότητα ισχύει μόνο όταν 0=x ● 0 0lim → = x x x xηµ ηµ ● 0 0lim → = x x x xσυν συν ● 0 lim 1 → = x x x ηµ ● 0 1 lim 0 → − = x x x συν 15. Πώς υπολογίζουμε το όριο της σύνθετης συνάρτησης f g στο 0x Απάντηση Αν θέλουμε να υπολογίσουμε το όριο της σύνθετης συνάρτησης f g στο σημείο 0x , δηλαδή το ( )( )0 lim →x x f g x , τότε εργαζόμαστε ως εξής:
  16. 16. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [16] 1. Θέτουμε ( )=u g x 2. Υπολογίζουμε (αν υπάρχει) το ( ) 0 0 lim → = x x u g x και 3. Υπολογίζουμε (αν υπάρχει) το ( ) 0 lim → =ℓ u u f u Αν ( ) 0≠g x u 0)( uxg ≠ κοντά στο 0x , τότε το ζητούμενο όριο είναι ίσο με ℓ, δηλαδή ισχύει: ( )( ) ( ) 0 0 lim lim → → = x x u u f g x f u 16. Να γράψετε τις ιδιότητες του άπειρου ορίου στο 0x Απάντηση Όπως στην περίπτωση των πεπερασμένων ορίων έτσι και για τα άπειρα όρια συναρτήσεων, που ορίζονται σε ένα σύνολο της μορφής ( ) ( )0 0, ,∪x xα β , ισχύουν οι παρακάτω ισοδυναμίες: α) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim− +→ → → = +∞ ⇔ = = +∞ x x x x x x f x f x f x β) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 lim lim lim− +→ → → = −∞ ⇔ = = −∞ x x x x x x f x f x f x γ) Αν ( ) 0 lim → = +∞ x x f x , τότε ( ) 0>f x κοντά στο 0x , ενώ αν ( ) 0 lim → = −∞ x x f x , τότε ( ) 0<f x κοντά στο 0x δ) Αν ( ) 0 lim → = +∞ x x f x , τότε ( )( )0 lim → − = −∞ x x f x , ενώ αν ( ) 0 lim → = −∞ x x f x , τότε ( )( )0 lim → − = +∞ x x f x ε) Αν ( ) 0 lim → = +∞ x x f x ή −∞ , τότε ( )0 1 lim 0 → = x x f x στ) Αν ( ) 0 lim 0 → = x x f x και ( ) 0>f x κοντά στο 0x ,τότε ( )0 1 lim → = +∞ x x f x ,
  17. 17. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [17] ενώ αν ( ) 0 lim 0 → = x x f x και ( ) 0<f x κοντά στο 0x ,τότε ( )0 1 lim → = −∞ x x f x ζ) Αν ( ) 0 lim → = +∞ x x f x ή −∞, τότε ( ) 0 lim → = +∞ x x f x η) Αν ( ) 0 lim → = +∞ x x f x , τότε ( ) 0 lim → = +∞ x x f xκ θ) 20 1 lim → = +∞ x x και γενικά 20 1 lim → = +∞ x x ν , * ∈ℕν 2 1 0 1 lim+ + → = +∞ x x ν , ∈ℕν και 2 1 0 1 lim− + → = −∞ x x ν , ∈ℕν ι) Για το άθροισμα και το γινόμενο ισχύουν τα παρακάτω θεωρήματα : ΘΕΩΡΗΜΑ 1ο (όριο αθροίσματος) Αν στο 0 ∈ℝx το όριο της f είναι ∈ℝα ∈ℝα +∞ −∞ +∞ −∞ και το όριο της g είναι +∞ −∞ +∞ −∞ −∞ +∞ τότε το όριο της +f g είναι +∞ −∞ +∞ −∞ ; ; ΘΕΩΡΗΜΑ 2ο (όριο γινομένου) Αν στο 0 ∈ℝx το όριο της f είναι 0>α 0<α 0>α 0<α 0 0 +∞ +∞ −∞ −∞ και το όριο της g είναι +∞ +∞ −∞ −∞ +∞ −∞ +∞ −∞ +∞ −∞ τότε το όριο της ⋅f g είναι +∞ −∞ −∞ +∞ ; ; +∞ −∞ −∞ +∞
  18. 18. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [18] Σχόλιο Οι παρακάτω μορφές λέγονται απροσδιόριστες μορφές : ( ) ( )+∞ + −∞ , ( )0⋅ ±∞ , ( ) ( )+∞ − +∞ , ( ) ( )−∞ − −∞ , 0 0 , ±∞ ±∞ 17. Να γράψετε τις ιδιότητες για το όριο στο άπειρο Απάντηση α) Για τον υπολογισμό του ορίου στο +∞ ή −∞ ενός μεγάλου αριθμού συναρτήσεων χρειαζόμαστε τα παρακάτω βασικά όρια: ● lim →+∞ = +∞ x xν και 1 lim 0 →+∞ = x xν , * ∈ℕν ● , αν ν άρτιος lim , αν ν περιττός→−∞ +∞ =  −∞x xν και 1 lim 0 →−∞ = x xν , * ∈ℕν β) Για την πολυωνυμική συνάρτηση ( ) 1 1 1 0....− −= + + + +P x x x xν ν ν να α α α με 0≠να ισχύει ( ) ( )lim lim →+∞ →+∞ = x x P x xν να και ( ) ( )lim lim →−∞ →−∞ = x x P x xν να γ) Για τη ρητή συνάρτηση ( ) 1 1 1 0 1 1 1 0 .... .... − − − − + + + + = + + + + x x x f x x x x ν ν ν ν κ κ κ κ α α α α β β β β , 0≠να , 0≠κβ ισχύει ( )lim lim →+∞ →+∞   =    x x x f x x ν ν κ κ α β και ( )lim lim →−∞ →−∞   =    x x x f x x ν ν κ κ α β δ) Για το όριο εκθετικής - λογαριθμικής συνάρτησης ισχύει ότι
  19. 19. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [19] ● Αν 1>α (Σχ. 14), τότε lim 0 →−∞ =x x α , lim →+∞ = +∞x x α και lim log →+∞ = +∞ x xα ● Αν 0 1< <α (Σχ. 15), τότε lim →−∞ = +∞x x α , lim 0 →+∞ =x x α και lim log →+∞ = −∞ x xα Σχόλια ● Για να αναζητήσουμε το όριο μιας συνάρτησης f στο +∞, πρέπει η f να είναι ορισμένη σε διάστημα της μορφής ( ),+∞α ● Για να αναζητήσουμε το όριο μιας συνάρτησης f στο −∞, πρέπει η f να είναι ορισμένη σε διάστημα της μορφής ( ),−∞ α ● Για τα όρια στο +∞ το −∞ ισχύουν οι γνωστές ιδιότητες των ορίων στο 0x με την προϋπόθεση ότι οι συναρτήσεις είναι ορισμένες σε κατάλληλα σύνολα και δεν καταλήγουμε σε απροσδιόριστη μορφή. y=ax y 1 1 y=logax O x 14 y=ax y=logax 1 1 O x y 15
  20. 20. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [20] 18. Πότε μια συνάρτηση f λέγεται συνεχής στο 0x ; Απάντηση Έστω μια συνάρτηση f και 0x ένα σημείο του πεδίου ορισμού της. Θα λέμε ότι η f είναι συνεχής στο 0x όταν ισχύει ( ) ( ) 0 0lim → = x x f x f x 19. Πότε μια συνάρτηση f δεν είναι συνεχής στο 0x ; Απάντηση Mία συνάρτηση f δεν είναι συνεχής σε ένα σημείο 0x του πεδίου ορισμού της όταν: α) Δεν υπάρχει το όριό της στο 0x ή β) Υπάρχει το όριό της στο 0x , αλλά είναι διαφορετικό από την τιμή της ( )0f x στο σημείο 0x 20. Πότε μια συνάρτηση f λέγεται συνεχής; Απάντηση Μία συνάρτηση f που είναι συνεχής σε όλα τα σημεία του πεδίου ορισμού της, θα λέγεται, απλά, συνεχής συνάρτηση. 21. Ποιες συναρτήσεις είναι γνωστό ότι είναι συνεχείς; Απάντηση
  21. 21. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [21] ● Κάθε πολυωνυμική συνάρτηση Ρ είναι συνεχής, αφού για κάθε 0 ∈ℝx ισχύει ( ) ( ) 0 0lim → = x x P x P x ● Κάθε ρητή συνάρτηση P Q είναι συνεχής, αφού για κάθε 0x του πεδίου ορισμού της ισχύει ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 lim → = x x P xP x Q x Q x ● Οι συναρτήσεις ( ) =f x xηµ και ( ) =g x xσυν είναι συνεχείς, αφού για κάθε 0 ∈ℝx ισχύει 0 0lim → = x x x xηµ ηµ και 0 0lim → = x x x xσυν συν Τέλος, αποδεικνύεται (χωρίς όμως να απαιτείται η απόδειξη από τους μαθητές) ότι: Οι συναρτήσεις ( ) = x f x α και ( ) log=g x xα , 0 1< ≠α είναι συνεχείς. 22. Θεώρημα Από τον ορισμό της συνέχειας στο 0x και τις ιδιότητες των ορίων προκύπτει ότι: Αν οι συναρτήσεις f και g είναι συνεχείς στο 0x , τότε είναι συνεχείς στο 0x και οι συναρτήσεις: +f g , ⋅c f , όπου ∈ℝc , ⋅f g , f g , f και fν με την προϋπόθεση ότι ορίζονται σε ένα διάστημα που περιέχει το 0x 23. Θεώρημα Αν η συνάρτηση f είναι συνεχής στο 0x και η συνάρτηση g είναι συνεχής στο ( )0f x , τότε η σύνθεσή τους g f είναι συνεχής στο 0x 24. Ορισμός Πότε μια συνάρτηση f λέμε ότι είναι συνεχής σε ένα ανοικτό διάστημα ( ),α β ; Απάντηση
  22. 22. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [22] Μια συνάρτηση f θα λέμε ότι είναι συνεχής σε ένα ανοικτό διάστημα ( ),α β , όταν είναι συνεχής σε κάθε σημείο του ( ),α β (Σχ. 15α) 25. Ορισμός Πότε μια συνάρτηση f λέμε ότι είναι συνεχής σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β ; Απάντηση Μια συνάρτηση f θα λέμε ότι είναι συνεχής σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β , όταν είναι συνεχής σε κάθε σημείο του ( ),α β και επιπλέον ( ) ( )lim+ → = x f x f α α και ( ) ( )lim− → = x f x f β β (Σχ. 15β) y ( ) O (α) βa x y [ ] O βa x 15 (β) 26. Θεώρημα Bolzano Έστω μια συνάρτηση f , ορισμένη σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β . Αν: ● η f είναι συνεχής στο [ ],α β και επιπλέον ισχύει ● ( ) ( ) 0⋅ <f fα β , τότε υπάρχει ένα τουλάχιστον ( )0 ,∈x α β τέτοιο, ώστε ( )0 0=f x Δηλαδή, υπάρχει μια τουλάχιστον ρίζα της εξίσωσης ( ) 0=f x στο ανοικτό διάστημα ( ),α β ή αλλιώς (γεωμετρική ερμηνεία) η γραφική παράσταση της f τέμνει τον άξονα ′x x σε ένα τουλάχιστον σημείο με τετμημένη ( )0 ,∈x α β
  23. 23. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [23] Σχόλια Από το Θεώρημα Bolzano προκύπτει ότι: ● Αν μια συνάρτηση f είναι συνεχής σε ένα διάστημα Δ και δε μηδενίζεται σ’ αυτό, τότε αυτή ή είναι θετική για κάθε ∈∆x ή είναι αρνητική για κάθε ∈∆x , δηλαδή διατηρεί πρόσημο στο διάστημα Δ. (Σχ. 16) y f(x)>0 O βa x (α) y f(x)<0 O βa x 16 (β) ● Μια συνεχής συνάρτηση f διατηρεί πρόσημο σε καθένα από το διαστήματα στα οποία οι διαδοχικές ρίζες της f χωρίζουν το πεδίο ορισμού της (Σχ.17) x y ρ5 ρ4ρ3 ρ2 ρ1 + −− + − + 17 27. Πως μπορούμε να προσδιορίσουμε το πρόσημο μιας συνεχούς συνάρτησης f ; Απάντηση α) Βρίσκουμε τις ρίζες της f β) Σε καθένα από τα υποδιαστήματα που ορίζουν οι διαδοχικές ρίζες επιλέγουμε έναν αριθμό και βρίσκουμε το πρόσημο της f στον αριθμό αυτό. Το πρόσημο αυτό είναι και το πρόσημο της f στο αντίστοιχο διάστημα.
  24. 24. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [24] 28. Θεώρημα Ενδιάμεσων Τιμών (γενίκευση του Θεωρήματος Bolzano) Έστω μια συνάρτηση f η οποία είναι ορισμένη σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β . Αν: ● η f είναι συνεχής στο [ ],α β και ● ( ) ( )≠f fα β τότε για κάθε αριθμό η μεταξύ των ( )f α και ( )f β υπάρχει ένα τουλάχιστον ( )0 ,∈x α β τέτοιο, ώστε ( )0 =f x η Απόδειξη Ας υποθέσουμε ότι ( ) ( )<f α β . Τότε θα ισχύει ( ) ( )< <f α η β (Σχ. 18). Αν θεωρήσουμε τη συνάρτηση ( ) ( )= −g x f x η με [ ],∈x α β παρατηρούμε ότι: ● η g είναι συνεχής στο [ ],α β ● ( ) ( ) 0⋅ <g gα β , αφού ( ) ( ) 0= − <g fα α η και ( ) ( ) 0= − >g fβ β η Επομένως, σύμφωνα με το Θεώρημα Bolzano, υπάρχει ( )0 ,∈x α β τέτοιο, ώστε ( ) ( ) ( )0 0 00 0= ⇔ − = ⇔ =g x f x f xη η ′x0x0 ′′x0 y B(β,f(β)) f(a) f(β) O β y=η η a x 18 Α(α,f(α))
  25. 25. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [25] Σχόλιο Αν μια συνάρτηση f δεν είναι συνεχής στο διάστημα [ ],α β , τότε, όπως φαίνεται και στο διπλανό σχήμα, δεν παίρνει υποχρεωτικά όλες τις ενδιάμεσες τιμές. 29. Πρόταση Η εικόνα ( )∆f ενός διαστήματος Δ μέσω μιας συνεχούς και μη σταθερής συνάρτησης f είναι διάστημα. y ( ) O (α) βa x y ( ) O (β) βa x 20 y [ ) O (γ) βa x Στην ειδική περίπτωση που το Δ είναι ένα κλειστό διάστημα [ ],α β , τότε ισχύει το παρακάτω θεώρημα: y f(a) f(β) O y=η η x 19 βa
  26. 26. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [26] 30. Θεώρημα Μέγιστης και Ελάχιστης Τιμής Αν f είναι συνεχής συνάρτηση στο [ ],α β , τότε η f παίρνει στο [ ],α β μια μέγιστη τιμή M και μια ελάχιστη τιμή m. (Σχ. 20δ) Δηλαδή, υπάρχουν [ ]1 2, ,∈x x α β τέτοια, ώστε, αν ( )1=m f x και ( )2=M f x , να ισχύει ( )≤ ≤m f x M , για κάθε [ ],∈x α β y [ ] O (δ) βa xx1x2 Μ m m Μ Σχόλιο Από το παραπάνω θεώρημα και το θεώρημα ενδιάμεσων τιμών προκύπτει ότι το σύνολο τιμών μιας συνεχούς συνάρτησης f με πεδίο ορισμού το [ ],α β είναι το κλειστό διάστημα [ ],m M , όπου m η ελάχιστη τιμή και Μ η μέγιστη τιμή της. Για παράδειγμα, η συνάρτηση ( ) =f x xηµ , [ ]0,2∈x π έχει σύνολο τιμών το [ ]1,1− , αφού είναι συνεχής στο [ ]1,1∈ −x με 1= −m και 1=M O 2π 3π/2 π/2 π 1 −1 y x 21
  27. 27. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [27] 31. Αν μια συνάρτηση f είναι γνησίως αύξουσα και συνεχής σε ένα ανοικτό διάστημα ( ),α β , τότε το σύνολο τιμών της στο διάστημα αυτό είναι το διάστημα ( ),A B όπου ( )lim+ → = x A f x α και ( )lim− → = x B f x β Αν όμως, η f είναι γνησίως φθίνουσα και συνεχής στο ( ),α β , τότε το σύνολο τιμών της στο διάστημα αυτό είναι το διάστημα ( ),B A 32. Πότε μια συνάρτηση f λέγεται παραγωγίσιμη σε σημείο 0x του πεδίου ορισμού της; Απάντηση Μια συνάρτηση f λέμε ότι είναι παραγωγίσιμη σ’ ένα σημείο του πεδίου ορισμού της, αν και μόνο αν υπάρχει το ( ) ( ) 0 0 0 lim → − −x x f x f x x x και είναι πραγματικός αριθμός. Το όριο αυτό ονομάζεται παράγωγος της f στο 0x και συμβολίζεται με ( )0 ′f x . Δηλαδή: ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 lim → − ′ = −x x f x f x f x x x Σχόλια α) Αν στην ισότητα ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 lim → − ′ = −x x f x f x f x x x θέσουμε 0= +x x h, τότε έχουμε ( ) ( ) ( )0 0 0 0 lim → + − ′ = h f x h f x f x h β) Αν το 0x είναι εσωτερικό σημείο ενός διαστήματος του πεδίου ορισμού της f , τότε ισχύει το εξής:
  28. 28. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [28] Η f είναι παραγωγίσιμη στο 0x , αν και μόνο αν υπάρχουν στο ℝ τα όρια ( ) ( ) 0 0 0 lim− → − −x x f x f x x x , ( ) ( ) 0 0 0 lim+ → − −x x f x f x x x και είναι ίσα. 33. Αν η συνάρτηση f είναι παραγωγίσιμη στο σημείο 0x , να γράψετε την εξίσωση της εφαπτομένης της fC στο σημείο της ( )( )0 0,Α x f x Απάντηση Η εξίσωση της ε φ α π τ ο μ έ ν η ς (ε) της fC στο σημείο της ( )( )0 0,Α x f x είναι: ( ) ( )( )0 0 0 ′− = −y f x f x x x Σχόλιο Τον συντελεστή διεύθυνσης ( )0 ′= f xλ της εφαπτομένης ε στο σημείο ( )( )0 0,Α x f x θα τη λέμε και κλίση της fC στο A ή κλίση της f στο 0x 34. Θεώρημα Αν μια συνάρτηση f είναι παραγωγίσιμη σ’ ένα σημείο 0x του πεδίου ορισμού της , τότε είναι και συνεχής στο σημείο αυτό. Απόδειξη Για 0≠x x έχουμε ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 0 − − = − − f x f x f x f x x x x x , οπότε θα ισχύει: ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 lim lim 0 0 → →  − ′− = − = ⋅ =  − x x x x f x f x f x f x x x f x x x , αφού η f είναι
  29. 29. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [29] παραγωγίσιμη στο 0x . Επομένως ( ) ( ) 0 0lim → = x x f x f x , δηλαδή η f είναι συνεχής στο 0x Σχόλιο Το αντίστροφο του παραπάνω θεωρήματος δεν ισχύει. Ισχύει όμως ότι: Αν μια συνάρτηση f δεν είναι συνεχής σ’ ένα σημείο 0x , τότε σύμφωνα με το προηγούμενο θεώρημα, δεν μπορεί να είναι παραγωγίσιμη στο 0x 35. Ορισμός Πότε μια συνάρτηση f λέγεται: α) παραγωγίσιμη στο σύνολο Α β) παραγωγίσιμη στο ανοικτό διάστημα ( ),α β γ) παραγωγίσιμη στο κλειστό διάστημα [ ],α β Απάντηση Έστω f μια συνάρτηση με πεδίο ορισμού ένα σύνολο A. Θα λέμε ότι: α) H f είναι παραγωγίσιμη στο Α ή απλά παραγωγίσιμη, όταν είναι παραγωγίσιμη σε κάθε σημείο 0 ∈Αx β) Η f είναι παραγωγίσιμη σε ένα ανοικτό διάστημα ( ),α β του πεδίου ορισμού της, όταν είναι παραγωγίσιμη σε κάθε σημείο ( )0 ,∈x α β γ) Η f είναι παραγωγίσιμη σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β του πεδίου ορισμού της, όταν είναι παραγωγίσιμη στο ( ),α β και επιπλέον ισχύει ( ) ( )lim+ → − ∈ − ℝ x f x f xα α α και ( ) ( )lim− → − ∈ − ℝ x f x f xβ β β
  30. 30. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [30] 36. Να αποδείξετε ότι : α) Αν ( ) =f x c, τότε ( ) 0′ =f x β) Αν ( ) =f x x, τότε ( ) 1′ =f x γ) Αν ( ) =f x xν , με { }0,1∈ −ℕν , τότε ( ) 1− ′ = ⋅f x xν ν δ) Αν ( ) =f x x , τότε ( ) 1 2 ′ =f x x , 0>x Απόδειξη α) Για 0≠x x ισχύει: ( ) ( )0 0 0 0 − − = = − − f x f x c c x x x x Επομένως ( ) ( ) 0 0 0 0 lim lim0 0 → → − = = −x x x x f x f x x x , δηλαδή ( ) 0′ =c β) Για 0≠x x ισχύει: ( ) ( )0 0 0 0 1 − − = = − − f x f x x x x x x x Επομένως ( ) ( ) 0 0 0 0 lim lim1 1 → → − = = −x x x x f x f x x x , δηλαδή ( ) 1′ =x γ) Αν { }0,1∈ −ℕν , τότε 0≠x x ισχύει: ( ) ( ) ( )( )1 2 1 0 0 00 1 2 10 0 0 0 0 0 .... .... − − − − − − − + + +− − = = = + + + − − − x x x x x xf x f x x x x x x x x x x x x x ν ν νν ν ν ν ν Επομένως ( ) ( ) ( )0 0 0 1 2 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 lim lim .... ....− − − − − − − → → − = + + + = + + + = ⋅ −x x x x f x f x x x x x x x x x x x ν ν ν ν ν ν ν ν Άρα ( ) 1−′ = ⋅x xν ν ν δ) Αν 0 0>x , τότε 0≠x x για ισχύει:
  31. 31. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [31] ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1− +− − − = = = = − − +− + − + x x x xf x f x x x x x x x x x x xx x x x x x x x Επομένως ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 1 1 lim lim 2→ → − = = − +x x x x f x f x x x x x x Άρα ( ) 1 , 0 2 ′ = >x x x Σχόλια – Τύποι ● Η συνάρτηση ( ) =f x xηµ είναι παραγωγίσιμη στο ℝ και ισχύει ( )′ =f x xσυν , δηλαδή ( )′ =x xηµ συν ● Η συνάρτηση ( ) =f x xσυν είναι παραγωγίσιμη στο ℝ και ισχύει ( )′ = −f x xηµ , δηλαδή ( )′ = −x xσυν ηµ ● Η συνάρτηση ( ) = x f x e είναι παραγωγίσιμη στο ℝ και ισχύει ( )′ = x f x e , δηλαδή ( )′ =x x e e ● Η συνάρτηση ( ) ln=f x x είναι παραγωγίσιμη στο ( )0,+∞ και ισχύει ( ) 1 ′ =f x x , δηλαδή ( ) 1 ln ′ =x x 37. Θεώρημα Αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες στο 0x , τότε η συνάρτηση +f g είναι παραγωγίσιμη στο 0x και ισχύει: ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 ′ ′ ′+ = +f g x f x g x
  32. 32. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [32] Απόδειξη Για 0≠x x ισχύει: ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 0 0 0 0 0 0 + − + + − − − − = = + − − − − f g x f g x f x g x f x g x f x f x g x g x x x x x x x x x Επειδή οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες στο 0x έχουμε: ( )( ) ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 lim lim lim → → → + − + − − ′ ′= + = + − − −x x x x x x f g x f g x f x f x g x g x f x g x x x x x x x Επομένως ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 ′ ′ ′+ = +f g x f x g x Σχόλια – Θεωρήματα - Τύποι α) Συνεπώς, αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες σ’ ένα διάστημα Δ, τότε για κάθε ∈∆x ισχύει ότι ( ) ( ) ( ) ( )′ ′ ′+ = +f g x f x g x β) Αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες στο 0x , τότε και η συνάρτηση ⋅f g είναι παραγωγίσιμη στο 0x και ισχύει ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 0 0 ′ ′ ′⋅ = +f g x f x g x f x g x γ) Συνεπώς, αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες σ’ ένα διάστημα Δ, τότε για κάθε ∈∆x ισχύει ότι ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )′ ′ ′⋅ = +f g x f x g x f x g x δ) Αν f είναι παραγωγίσιμη συνάρτηση σ’ ένα διάστημα Δ και ∈ℝc , τότε επειδή ( ) 0′ =c από το θεώρημα γ) έχουμε ( ) ( ) ( )′ ′⋅ = ⋅c f x c f x ε) Αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες στο 0x και ( )0 0≠g x , τότε και η συνάρτηση f g είναι παραγωγίσιμη στο 0x και ισχύει:
  33. 33. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [33] ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 2 0 ′ ′ ′−  =    f x g x f x g xf x g g x στ) Αν οι συναρτήσεις ,f g είναι παραγωγίσιμες σε ένα διάστημα Δ και ( ) 0≠g x για κάθε ∈∆x , τότε για κάθε ∈∆x ισχύει: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 ′ ′ ′−  =    f x g x f x g xf x g g x ζ) Έστω η συνάρτηση ( ) − =f x x ν , * ∈ℕν . Η συνάρτηση f είναι παραγωγίσιμη στο * ℝ και ισχύει ( ) 1− − ′ = − ⋅f x x ν ν , δηλαδή ( ) 1− − −′ = − ⋅x xν ν ν Απόδειξη Για κάθε * ∈ℕν έχουμε: ( ) ( ) ( ) 1 1 2 2 1 11 − − − − ′′′ − ⋅ − ′ = = = = − ⋅    x x x x x x x x ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν η) Έστω η συνάρτηση ( ) =f x xεϕ . Η f είναι παραγωγίσιμη στο { }/ 0− =ℝ x xσυν και ισχύει ( ) 2 1 ′ =f x xσυν , δηλαδή ( ) 2 1′ =x x εϕ συν Απόδειξη Για κάθε { }/ 0∈ − =ℝx x xσυν έχουμε: ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 2 1′ ′′ − + ′ = = = =    x x x xx x x x x x x x ηµ συν ηµ συνηµ συν ηµ εϕ συν συν συν συν
  34. 34. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [34] θ) Έστω η συνάρτηση ( ) =f x xσϕ . Η f είναι παραγωγίσιμη στο { }/ 0− =ℝ x xηµ και ισχύει ( ) 2 1 ′ = −f x xηµ , δηλαδή ( ) 2 1′ = −x x σϕ ηµ 38. Θεώρημα Αν η συνάρτηση g είναι παραγωγίσιμη στο 0x και η f είναι παραγωγίσιμη στο ( )0g x , τότε η συνάρτηση f g είναι παραγωγίσιμη στο 0x και ισχύει ( ) ( ) ( )( ) ( )0 0 0 ′ ′ ′= ⋅f g x f g x g x Σχόλια Γενικά, αν μια συνάρτηση g είναι παραγωγίσιμη σε ένα διάστημα Δ και η f είναι παραγωγίσιμη στο ( )∆g , τότε η συνάρτηση f g είναι παραγωγίσιμη στο Δ και ισχύει ( ) ( ) ( )( ) ( )′ ′ ′= ⋅f g x f g x g x Δηλαδή, αν ( )=u g x , τότε ( )( ) ( )′ ′ ′= ⋅f u f u u Με το συμβολισμό του Leibniz, αν ( )=y f u και ( )=u g x , τότε έχουμε τον τύπο = ⋅ dy dy du dx du dx που είναι γνωστός ως κανόνας της αλυσίδας. 39.Θεώρημα Να αποδείξετε ότι:
  35. 35. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [35] α) Η συνάρτηση ( ) =f x xα , ∈ −ℝ ℤα είναι παραγωγίσιμη στο ( )0,+∞ με ( ) 1− ′ = ⋅f x xα α β) Η συνάρτηση ( ) = x f x α , 0>α είναι παραγωγίσιμη στο ℝ με ( ) ln′ = ⋅x f x α α γ) Η συνάρτηση ( ) ln=f x x , * ∈ℝx είναι παραγωγίσιμη στο * ℝ με ( ) 1 ′ =f x x Απόδειξη α) Αν ln = = x y x eα α και θέσουμε ln=u xα , τότε έχουμε = u y e . Επομένως ( ) ln 11 −′′ ′= = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅u u x y e e u e x x x x α α αα α α β) Αν ln = =x x y e α α και θέσουμε ln=u x α , τότε έχουμε = u y e . Επομένως ( ) ln ln ln′′ ′= = ⋅ = ⋅ = ⋅u u x a x y e e u e α α α γ) Αν 0>x , τότε ( ) ( ) 1 ln ln′ ′= =x x x Αν 0<x , τότε ( )ln ln= −x x . Θέτοντας ( )ln= −y x και = −u x , τότε έχουμε ln=y u. Επομένως ( ) ( ) 1 1 1 ln 1′′ ′= = ⋅ = − = − y u u u x x Άρα ( ) 1 ln ′ =x x 40. Τι λέμε ρυθμό μεταβολής του μεγέθους y ως προς το μέγεθος x για 0=x x , αν γνωρίζουμε ότι η ( )=y f x είναι παραγωγίσιμη συνάρτηση;
  36. 36. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [36] Απάντηση Αν δύο μεταβλητά μεγέθη ,x y συνδέονται με τη σχέση ( )=y f x , όπου f είναι μια συνάρτηση παραγωγίσιμη στο 0x , τότε ονομάζουμε ρυθμό μεταβολής του y ως προς το x στο σημείο 0x την παράγωγο ( )0 ′f x 41. Να διατυπώσετε το Θεώρημα Rolle και να δώσετε τη γεωμετρική ερμηνεία του. Απάντηση Το Θεώρημα Rolle διατυπώνεται ως εξής : Αν μια συνάρτηση f είναι: ● συνεχής στο κλειστό διάστημα [ ],α β ● παραγωγίσιμη στο ανοικτό διάστημα ( ),α β και ● ( ) ( )=f fα β , τότε υπάρχει ένα τουλάχιστον ( ),∈ξ α β τέτοιο, ώστε ( ) 0′ =f ξ Γεωμετρικά (Σχ. 22) αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα τουλάχιστον ( ),∈ξ α β τέτοιο, ώστε η εφαπτομένη της fC στο σημείο ( )( ),Μ fξ ξ να είναι παράλληλη στον άξονα ′x x 42. Να διατυπώσετε το Θεώρημα Μέσης Τιμής του διαφορικού λογισμού και να δώσετε τη γεωμετρική του ερμηνεία. Απάντηση Το Θεώρημα Μέσης Τιμής διατυπώνεται ως εξής : Αν μια συνάρτηση f είναι: ● συνεχής στο κλειστό διάστημα [ ],α β και y O xβξ΄ξα Μ(ξ,f(ξ)) Β(β,f(β)) Α(α,f(α)) 22 Β(β,f(β)) βξ΄ξa x y Ο M(ξ,f(ξ)) A(a,f(a)) 23
  37. 37. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [37] ● παραγωγίσιμη στο ανοικτό διάστημα ( ),α β , τότε υπάρχει ένα τουλάχιστον ( ),∈ξ α β τέτοιο, ώστε ( ) ( ) ( )− ′ = − f f f β α ξ β α Γεωμετρικά (Σχ. 23) αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα τουλάχιστον ( ),∈ξ α β τέτοιο, ώστε η εφαπτομένη της fC στο σημείο ( )( ),Μ fξ ξ να είναι παράλληλη στο ευθύγραμμο τμήμα ΑΒ, όπου ( )( ),Α fα α και ( )( ),Β fβ β 43. Θεώρημα Συνεπειών Θ.Μ.Τ. Έστω μια συνάρτηση f ορισμένη σε ένα διάστημα Δ. Αν ● η f είναι συνεχής στο Δ και ● ( ) 0′ =f x για κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε η f είναι σταθερή σε όλο το διάστημα Δ Απόδειξη Αρκεί να αποδείξουμε ότι για οποιαδήποτε 1 2, ∈∆x x ισχύει ( ) ( )1 2=f x f x . Έχουμε ● Αν 1 2=x x , τότε προφανώς ( ) ( )1 2=f x f x ● Αν 1 2<x x , τότε στο διάστημα [ ]1 2,x x η f ικανοποιεί τις υποθέσεις του Θεωρήματος Μέσης Τιμής. Επομένως υπάρχει ( )1 2,∈ x xξ τέτοιο, ώστε ( ) ( ) ( )2 1 2 1 − ′ = − f x f x f x x ξ (1) Επειδή το ξ είναι εσωτερικό σημείο του Δ θα ισχύει ( ) 0′ =f ξ , οπότε , λόγω της (1) , θα είναι ( ) ( )1 2=f x f x ● Αν 1 2>x x , τότε ομοίως αποδεικνύεται ότι ( ) ( )1 2=f x f x Σε όλες τις περιπτώσεις είναι ( ) ( )1 2=f x f x
  38. 38. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [38] 44. Πόρισμα Συνεπειών Θ.Μ.Τ. Έστω δυο συναρτήσεις ,f g ορισμένες σε ένα διάστημα Δ. Αν ● οι ,f g είναι συνεχείς στο Δ και ● ( ) ( )′ ′=f x g x για κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε υπάρχει σταθερά ∈ℝc τέτοια, ώστε για κάθε ∈∆x να ισχύει: ( ) ( )= +f x g x c Απόδειξη Η συνάρτηση −f g είναι συνεχής στο Δ και για κάθε εσωτερικό σημείο ∈∆x ισχύει ( ) ( ) ( ) ( ) 0′ ′ ′− = − =f g x f x g x Επομένως, σύμφωνα με το παραπάνω θεώρημα η συνάρτηση −f g είναι σταθερή στο Δ. Άρα υπάρχει σταθερά ∈ℝc τέτοια, ώστε για κάθε ∈∆x να ισχύει ( ) ( ) ( ) ( )− = ⇔ = +f x g x c f x g x c Σχόλιο Τα παραπάνω (43. και 44.) ισχύουν σε διάστημα και όχι σε ένωση διαστημάτων. 45. Πρόταση (χωρίς απόδειξη) Αν για μια συνάρτηση f ισχύει ότι ( ) ( )′ =f x f x για κάθε ∈ℝx , τότε ( ) = x f x ce για κάθε ∈ℝx . Αντί του ℝ μπορούμε να έχουμε τυχαίο διάστημα Δ. 46. Θεώρημα (μονοτονίας) Έστω μια συνάρτηση f η οποία είναι σ υ ν ε χ ή ς σε ένα διάστημα Δ
  39. 39. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [39] ● Αν ( ) 0′ >f x σε κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε η f είναι γνησίως αύξουσα σε όλο το Δ ● Αν ( ) 0′ <f x σε κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε η f είναι γνησίως φθίνουσα σε όλο το Δ Απάντηση ● Αποδεικνύουμε το Θεώρημα στην περίπτωση που είναι ( ) 0′ >f x Έστω 1 2, ∈∆x x με 1 2<x x . Θα δείξουμε ότι ( ) ( )1 2<f x f x Στο διάστημα [ ]1 2,x x η συνάρτηση f ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του Θ.Μ.Τ. Επομένως, υπάρχει ( )1 2,∈ x xξ τέτοιο, ώστε ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )2 1 2 1 2 1 2 1 − ′ ′= ⇔ − = − − f x f x f f x x f x f x x x ξ ξ Επειδή ( ) 0′ >f ξ και 2 1 0− >x x έχουμε ( ) ( )2 1 0− >f x f x , οπότε ( ) ( )1 2<f x f x ● Στην περίπτωση που είναι ( ) 0′ <f x εργαζόμαστε αναλόγως. Σχόλιο Το αντίστροφο του παραπάνω θεωρήματος δεν ισχύει. Δηλαδή, αν η f είναι γνησίως αύξουσα (αντιστοίχως γνησίως φθίνουσα) στο Δ, τότε η παράγωγός της δεν είναι υποχρεωτικά θετική (αντιστοίχως αρνητική) στο εσωτερικό του Δ. 47. Πότε μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού Α παρουσιάζει στο 0 ∈Αx τοπικό μέγιστο και πότε τοπικό ελάχιστο ; Απάντηση α) Μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού Α θα λέμε ότι παρουσιάζει στο 0 ∈Αx τοπικό μέγιστο, όταν υπάρχει 0>δ τέτοιο, ώστε : ( ) ( )0≤f x f x για κάθε ( )0 0,∈Α∩ − +x x xδ δ
  40. 40. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [40] Το 0x λέγεται θέση ή σημείο τοπικού μεγίστου, ενώ το ( )0f x τοπικό μέγιστο της f β) Μια συνάρτηση f με πεδίο ορισμού Α θα λέμε ότι παρουσιάζει στο 0 ∈Αx τοπικό ελάχιστο, όταν υπάρχει 0>δ τέτοιο, ώστε : ( ) ( )0≥f x f x για κάθε ( )0 0,∈Α∩ − +x x xδ δ Το 0x λέγεται θέση ή σημείο τοπικού ελάχιστο, ενώ το ( )0f x τοπικό ελάχιστο της f Σχόλιο Αν μια συνάρτηση f παρουσιάζει μέγιστο, τότε αυτό θα είναι το μεγαλύτερο από τα τοπικά μέγιστα, ενώ αν παρουσιάζει, ελάχιστο, τότε αυτό θα είναι το μικρότερο από τα τοπικά ελάχιστα. Το μεγαλύτερο όμως από τα τοπικά μέγιστα μίας συνάρτησης δεν είναι πάντοτε μέγιστο αυτής. Επίσης το μικρότερο από τα τοπικά ελάχιστα μίας συνάρτησης δεν είναι πάντοτε ελάχιστο της συνάρτησης. 48.Θεώρημα Fermat Έστω μια συνάρτηση f ορισμένη σ’ ένα διάστημα Δ και 0x ένα εσωτερικό σημείο του Δ. Αν η f παρουσιάζει τοπικό ακρότατο στο 0x και είναι παραγωγίσιμη στο σημείο αυτό, τότε να αποδείξετε ότι ( )0 0′ =f x Απόδειξη Ας υποθέσουμε ότι η f παρουσιάζει στο 0x τοπικό μέγιστο. Επειδή το 0x είναι εσωτερικό σημείο του Δ και η f παρουσιάζει σ’ αυτό τοπικό μέγιστο, υπάρχει 0>δ τέτοιο, ώστε ( )0 0,− + ⊆ ∆x xδ δ και ( ) ( )0≤f x f x για κάθε ( )0 0,∈ − +x x xδ δ (1) y O f(x0) x0−δ x0+δx0 x 24
  41. 41. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [41] Επειδή επιπλέον η f είναι παραγωγίσιμη στο 0x θα ισχύει ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 lim lim− + → → − − ′ = = − −x x x x f x f x f x f x f x x x x x Επομένως ● αν ( )0 0,∈ −x x xδ , τότε λόγω της (1) θα είναι ( ) ( )0 0 0 − ≥ − f x f x x x , οπότε θα έχουμε ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 lim 0− → − ′ = ≥ −x x f x f x f x x x (2) ● αν ( )0 0,∈ +x x x δ , τότε λόγω της (1) θα είναι ( ) ( )0 0 0 − ≤ − f x f x x x , οπότε θα έχουμε ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 lim 0+ → − ′ = ≤ −x x f x f x f x x x (3) Συνεπώς από τις (2) και (3) προκύπτει ότι ( )0 0′ =f x Η απόδειξη για τοπικό ελάχιστο είναι ανάλογη. 49. α) Ποια λέγονται κρίσιμα σημεία μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ; β) Ποιες είναι οι πιθανές θέσεις ακροτάτων μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ; Απάντηση α) Κρίσιμα σημεία μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ λέγονται τα ε σ ω τ ε ρ ι κ ά σημεία του Δ , στα οποία η f δεν παραγωγίζεται ή στα οποία η παράγωγός της είναι ίση με το μηδέν. β) Οι π ι θ α ν έ ς θ έ σ ε ι ς τ ων τ ο π ι κ ώ ν α κ ρ ο τ ά τ ω ν μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ είναι:
  42. 42. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [42] 1. Τα εσωτερικά σημεία του Δ στα οποία η παράγωγος της f μηδενίζεται. 2. Τα εσωτερικά σημεία του Δ στα οποία η f δεν παραγωγίζεται. 3. Τα άκρα του Δ (αν ανήκουν στο πεδίο ορισμού της) 50. Πώς βρίσκουμε τα ολικά ακρότατα μιας συνάρτησης f που είναι συνεχής σε ένα κλειστό διάστημα; Απάντηση Για την εύρεση του μέγιστου και ελάχιστου μιας συνεχούς συνάρτησης f σε ένα κλειστό διάστημα εργαζόμαστε ως εξής: ● Βρίσκουμε τα κρίσιμα σημεία της f ● Υπολογίζουμε τις τιμές της f στα σημεία αυτά και στα άκρα των διαστημάτων ● Από τις τιμές αυτές η μεγαλύτερη είναι το μέγιστο και η μικρότερη το ελάχιστο της f 51. Θεώρημα Έστω μια συνάρτηση f παραγωγίσιμη σε ένα διάστημα ( ),α β με εξαίρεση ίσως ένα σημείο του 0x στο οποίο όμως η f είναι συνεχής. α) Αν ( ) 0′ >f x στο ( )0,xα και ( ) 0′ <f x στο ( )0,x β , τότε το ( )0f x είναι τοπικό μέγιστο της f β) Αν ( ) 0′ <f x στο ( )0,xα και ( ) 0′ >f x στο ( )0,x β , τότε το ( )0f x είναι τοπικό ελάχιστο της f γ) Αν η ( )′f x διατηρεί πρόσημο στο ( ) ( )0 0, ,∪x xα β , τότε το ( )0f x δεν είναι τοπικό ακρότατο και η f είναι γνησίως μονότονη στο ( ),α β Απόδειξη
  43. 43. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [43] α) Είναι ( ) 0′ >f x για κάθε ( )0,∈x xα και η f συνεχής στο 0x Άρα η f θα είναι γνησίως αύξουσα στο ( ]0,xα . Έτσι έχουμε ( ) ( )0≤f x f x , για κάθε ( ]0,∈x xα (1) Είναι ( ) 0′ <f x για κάθε ( )0,∈x x β και η f συνεχής στο 0x Άρα η f θα είναι γνησίως φθίνουσα στο [ )0,x β . Έτσι έχουμε ( ) ( )0≤f x f x , για κάθε [ )0,∈x x β (2) y O f(x0) f΄<0 f΄>0 βa x0 x y O f΄<0f΄>0 βa x0 x 25 f(x0) Επομένως, λόγω των (1) και (2) ισχύει ( ) ( )0≤f x f x για κάθε ( ),∈x α β Συνεπώς το ( )0f x είναι μέγιστο της f στο ( ),α β και άρα τοπικό μέγιστο αυτής. β) Ομοίως γ) Έστω ότι ( ) 0′ >f x για κάθε ( ) ( )0 0, ,∈ ∪x x xα β y O f΄>0 f΄>0 βa x0 x y O f΄>0 f΄>0 βa x0 x 26 262 Επειδή η f είναι συνεχής στο 0x θα είναι γνησίως αύξουσα σε κάθε ένα από τα διαστήματα ( ]0,xα και [ )0,x β . Επομένως για 1 0 2< <x x x ισχύει ( ) ( ) ( )1 0 2< <f x f x f x . Άρα το ( )0f x δεν είναι τοπικό ακρότατο της f . Στη συνέχεια θα δείξουμε ότι η f είναι γνησίως αύξουσα στο ( ),α β .
  44. 44. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [44] Έστω ( )1 2, ,∈x x α β με 1 2<x x ● Αν ( ]1 2 0, ,∈x x xα , τότε η f είναι γνησίως αύξουσα στο ( ]0,xα , οπότε θα ισχύει ( ) ( )1 2<f x f x ● Αν [ )1 2 0, ,∈x x x β , τότε η f είναι γνησίως αύξουσα στο [ )0,x β , οπότε θα ισχύει ( ) ( )1 2<f x f x ● Αν 1 0 2< <x x x , τότε όπως είδαμε ( ) ( ) ( )1 0 2< <f x f x f x Επομένως σε κάθε περίπτωση ισχύει ( ) ( )1 2<f x f x , οπότε η f είναι γνησίως αύξουσα στο ( ),α β Ομοίως αν ( ) 0′ <f x για κάθε ( ) ( )0 0, ,∈ ∪x x xα β 52. Πότε μια συνάρτηση f λέγεται κυρτή και πότε κοίλη σε ένα διάστημα Δ; Απάντηση α) Μια συνάρτηση f λέγεται κυρτή ή ότι στρέφει τα κοίλα άνω σ’ ένα διάστημα Δ όταν είναι συνεχής στο Δ και η ′f είναι γνησίως αύξουσα στο ε σ ω τ ε ρ ι κ ό του Δ. β) Μια συνάρτηση f λέγεται κοίλη ή ότι στρέφει τα κοίλα κάτω σ’ ένα διάστημα Δ όταν είναι συνεχής στο Δ και η ′f είναι γνησίως φθίνουσα στο ε σ ω τ ε ρ ι κ ό του Δ. 53. Να διατυπώσετε το θεώρημα που αφορά τα κοίλα και το πρόσημο της δεύτερης παραγώγου της f Απάντηση Ισχύει το παρακάτω θεώρημα :
  45. 45. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [45] Έστω μια συνάρτηση f σ υ ν ε χ ή ς σ’ ένα διάστημα Δ και δύο φορές παραγωγίσιμη στο ε σ ω τ ε ρ ι κ ό του Δ. ● Αν ( ) 0′′ >f x για κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε η f είναι κυρτή στο Δ. ● Αν ( ) 0′′ <f x για κάθε ε σ ω τ ε ρ ι κ ό σημείο x του Δ, τότε η f είναι κοίλη στο Δ. 54. Πότε το σημείο ( )( )0 0,Α x f x λέγεται σημείο καμπής μιας συνάρτησης f ; Απάντηση Το σημείο ( )( )0 0,Α x f x ονομάζεται σημείο καμπής της γραφικής παράστασης της f , όταν : ● η f είναι κυρτή στο ( )0,xα και κοίλη στο ( )0,x β ή αντιστρόφως και ● η fC έχει εφαπτομένη στο σημείο ( )( )0 0,Α x f x Σχόλιο Όταν το ( )( )0 0,Α x f x είναι σημείο καμπής της fC , τότε λέμε ότι η f παρουσιάζει στο 0x καμπή και το 0x λέγεται θέση σημείου καμπής. 55. Ποιο θεώρημα αφορά τα σημεία καμπής μιας δυο φορές παραγωγίσιμης συνάρτησης f ; Απάντηση Για τα σημεία καμπής ισχύει το επόμενο θεώρημα : Αν το ( )( )0 0,Α x f x είναι σημείο καμπής της γραφικής παράστασης μιας συνάρτησης f και η f είναι δυο φορές παραγωγίσιμη στο 0x , τότε ( )0 0′′ =f x
  46. 46. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [46] 56. Ποιες είναι οι πιθανές θέσεις σημείων καμπής μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα; Απάντηση Οι π ι θ α ν έ ς θ έ σ ε ι ς σ η μ ε ί ω ν κ α μ π ή ς μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ είναι: α) Τα εσωτερικά σημεία του Δ στα οποία η ′′f μηδενίζεται. β) Τα εσωτερικά σημεία του Δ στα οποία δεν ορίζεται η ′′f 57. Κριτήριο Έστω μια συνάρτηση f ορισμένη σε ένα διάστημα ( ),α β και ( )0 ,∈x α β . Αν ● η ′′f αλλάζει πρόσημο εκατέρωθεν του 0x και ● ορίζεται εφαπτομένη της fC στο ( )( )0 0,Α x f x , τότε το ( )( )0 0,Α x f x είναι σημείο καμπής της fC 58. Πότε λέμε ότι η ευθεία 0=x x είναι κατακόρυφη ασύμπτωτη της fC ; Απάντηση Η ευθεία 0=x x λέγεται κατακόρυφη ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f αν ένα τουλάχιστον από τα όρια ( ) 0 lim− →x x f x , ( ) 0 lim+ →x x f x είναι +∞ ή −∞ 59. Πότε λέμε ότι η ευθεία =ℓy λέγεται οριζόντια ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f στο +∞ (αντιστοίχως στο −∞); Απάντηση
  47. 47. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [47] Η ευθεία =ℓy λέγεται οριζόντια ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f στο +∞ (αντιστοίχως στο −∞) όταν ( )lim →+∞ =ℓ x f x (αντιστοίχως ( )lim →−∞ =ℓ x f x ) 60. Πότε η ευθεία = +y xλ β λέγεται ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f στο +∞ (αντιστοίχως στο −∞); Απάντηση Η ευθεία = +y xλ β λέγεται ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f στο +∞ (αντιστοίχως στο −∞) , αν ( ) ( )( )lim 0 →+∞ − + = x f x xλ β (αντιστοίχως αν ( ) ( )( )lim 0 →−∞ − + = x f x xλ β ) 61. Με ποιες σχέσεις(τύπους) βρίσκουμε τις ασύμπτωτες της μορφής = +y xλ β ; Απάντηση Ισχύει το παρακάτω θεώρημα : Η ευθεία = +y xλ β είναι ασύμπτωτη της γραφικής παράστασης της f στο +∞ (αντιστοίχως στο −∞) , αν και μόνο αν ( )lim →+∞ = ∈ℝ x f x x λ και ( )( )lim →+∞ − = ∈ℝ x f x xλ β (αντιστοίχως αν και μόνο αν ( )lim →−∞ = ∈ℝ x f x x λ και ( )( )lim →−∞ − = ∈ℝ x f x xλ β ) Χρήσιμα σχόλια α) Αποδεικνύεται ότι: ● Οι πολυωνυμικές συναρτήσεις βαθμού μεγαλύτερου ή ίσου του 2 δεν έχουν ασύμπτωτες.
  48. 48. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [48] ● Οι ρητές συναρτήσεις ( ) ( ) P x Q x με βαθμό του αριθμητή ( )P x μεγαλύτερο τουλάχιστον κατά δύο του βαθμού του παρονομαστή ( )Q x δεν έχουν πλάγιες ασύμπτωτες. β) Σύμφωνα με τους παραπάνω ορισμούς, ασύμπτωτες της γραφικής παράστασης μιας συνάρτησης f αναζητούμε: ● Στα άκρα των διαστημάτων του πεδίου ορισμού της στα οποία η f δεν ορίζεται. ● Στα σημεία του πεδίου ορισμού της στα οποία η f δεν είναι συνεχής. ● Στο +∞ ή −∞ εφόσον η συνάρτηση είναι ορισμένη σε διάστημα της μορφής ( ),+∞α ή ( ),−∞ α 62. Να διατυπώσετε τους κανόνες De L’Hospital. Απάντηση 1ος Κανόνας Αν ( ) 0 lim 0 → = x x f x , ( ) 0 lim 0 → = x x g x , { }0 ,∈ ∪ −∞ +∞ℝx , ( ) 0′ ≠g x σε περιοχή του 0x με εξαίρεση ίσως το 0x και υπάρχει το ( ) ( )0 lim → ′ ′x x f x g x (πεπερασμένο ή άπειρο), τότε: ( ) ( ) ( ) ( )0 0 lim lim → → ′ = ′x x x x f x f x g x g x 2ος Κανόνας Αν ( ) 0 lim → = ±∞ x x f x , ( ) 0 lim → = ±∞ x x g x , { }0 ,∈ ∪ −∞ +∞ℝx , ( ) 0′ ≠g x σε περιοχή του 0x με εξαίρεση ίσως το 0x και υπάρχει το ( ) ( )0 lim → ′ ′x x f x g x (πεπερασμένο ή άπειρο), τότε:
  49. 49. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [49] ( ) ( ) ( ) ( )0 0 lim lim → → ′ = ′x x x x f x f x g x g x Σχόλιο α) Οι παραπάνω τύποι απαιτούν προσοχή κατά την εφαρμογή τους. Να συζητηθούν στην τάξη οι λεπτομέρειες. β) Οι άλλες απροσδιόριστες μορφές να συζητηθούν στην τάξη με τον καθηγητή σας. 63. Τι ονομάζουμε αρχική ή παράγουσα μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ; Απάντηση Αρχική συνάρτηση ή παράγουσα μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ ονομάζουμε κάθε συνάρτηση F που είναι παραγωγίσιμη στο Δ και ισχύει ( ) ( )′ =F x f x για κάθε ∈∆x 64. Θεώρημα Έστω μια συνάρτηση f ορισμένη σε ένα διάστημα Δ. Αν F είναι μια παράγουσα της f στο Δ, τότε να αποδείξετε ότι: ● Όλες οι συναρτήσεις της μορφής ( ) ( )= +G x F x c , ∈ℝc , είναι επίσης παράγουσες της f στο Δ. ● Κάθε άλλη παράγουσα G της f στο Δ παίρνει τη μορφή ( ) ( )= +G x F x c , ∈ℝc Απάντηση
  50. 50. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [50] ● Κάθε συνάρτηση της μορφής ( ) ( )= +G x F x c , ∈ℝc είναι μια παράγουσα της f στο Δ, αφού ( ) ( )( ) ( ) ( )′′ ′= + = =G x F x c F x f x για κάθε ∈∆x ● Έστω G μια άλλη παράγουσα της f στο Δ. Τότε , για κάθε ∈∆x , ισχύουν οι σχέσεις ( ) ( )′ =F x f x και , ( ) ( )′ =G x f x , οπότε ( ) ( )′ ′=G x F x για κάθε ∈∆x Άρα υπάρχει σταθερά ∈ℝc τέτοια, ώστε ( ) ( )= +G x F x c για κάθε ∈∆x 65*. Να δώσετε τον ορισμό του ορισμένου ολοκληρώματος μιας συνεχούς συνάρτησης f σε ένα κλειστό διάστημα [ ],α β Απάντηση Έστω μια συνάρτηση f σ υ ν ε χ ή ς στο [ ],α β Με τα σημεία 0 1 2 ...= < < < < =x x x xνα β χωρίζουμε το διάστημα [ ],α β σε ν ισομήκη υποδιαστήματα μήκους − ∆ =x β α ν Στη συνέχεια επιλέγουμε αυθαίρετα ένα [ ]1,−∈ x xκ κ κξ , για κάθε { }1,2,...∈κ ν , και σχηματίζουμε το άθροισμα ( ) ( ) ( ) ( )1 2 ... ....= ∆ + ∆ + + ∆ + ∆S f x f x f x f xν κ νξ ξ ξ ξ το οποίο συμβολίζεται σύντομα ως ( ) 1= = ∆∑S f x ν ν κ κ ξ Το όριο του αθροίσματος Sν , δηλαδή το ( ) 1 lim →∞ =   ∆    ∑f x ν κ ν κ ξ υπάρχει στο ℝ και είναι ανεξάρτητο από την επιλογή των ενδιάμεσων σημείων κξ xv-1 ξv y=f(x) ξk ξ2ξ1 x x2x1 xv=βa=x0O y 27
  51. 51. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [51] Το παραπάνω όριο ονομάζεται ορισμένο ολοκλήρωμα της συνεχούς συνάρτησης f από το α στο β , συμβολίζεται με ( )∫ f x dx β α και διαβάζεται «ολοκλήρωμα της f από το α στο β ». Δηλαδή ( ) ( ) 1 lim →∞ =   = ∆    ∑∫ f x dx f x νβ κα ν κ ξ 66. Να γράψετε τις ιδιότητες του ολοκληρώματος ( )∫ f x dx β α Απάντηση α) Ισχύει ότι : ● ( ) ( )= −∫ ∫f x dx f x dx β α α β ● ( ) 0=∫ f x dx α α ● Αν ( ) 0≥f x για κάθε [ ],∈x α β , τότε ( ) 0≥∫ f x dx β α β) Έστω ,f g σ υ ν ε χ ε ί ς συναρτήσεις στο [ ],α β και , ∈ℝλ µ . Τότε ισχύουν ● ( ) ( )=∫ ∫f x dx f x dx β β α α λ λ ● ( ) ( )( ) ( ) ( )+ = +∫ ∫ ∫f x g x dx f x dx g x dx β β β α α α και γενικά ● ( ) ( )( ) ( ) ( )+ = +∫ ∫ ∫f x g x dx f x dx g x dx β β β α α α λ µ λ µ γ) Αν η f είναι σ υ ν ε χ ή ς σε διάστημα Δ και , , ∈∆α β γ , τότε ισχύει ( ) ( ) ( )= +∫ ∫ ∫f x dx f x dx f x dx β γ β α α γ
  52. 52. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [52] δ) Έστω f μια σ υ ν ε χ ή ς συνάρτηση σε ένα διάστημα [ ],α β . Αν ( ) 0≥f x για κάθε [ ],∈x α β και η συνάρτηση f δεν είναι παντού μηδέν στο διάστημα αυτό, τότε ( ) 0>∫ f x dx β α 67. Να γράψετε την παράγωγο της συνάρτησης ( ) ( )= ∫ x F x f t dt α , ∈∆x , όπου f είναι μια συνεχής συνάρτηση στο διάστημα ∆ . Απάντηση Ισχύει ότι: ( ) ( )( ) ( ) ′ ′ = =∫ x F x f t dt f x α , για κάθε ∈∆x Σχόλια α) Γενικότερα έχουμε το εξής θεώρημα : Αν f είναι μια συνεχής συνάρτηση σε ένα διάστημα Δ και α είναι ένα σημείο του Δ , τότε η συνάρτηση ( ) ( )= ∫ x F x f t dt α , ∈∆x , είναι μια παράγουσα της f στο Δ. Δηλαδή ισχύει: ( )( ) ( ) ′ =∫ x f t dt f x α , για κάθε ∈∆x β) Από το παραπάνω θεώρημα και το θεώρημα παραγώγισης σύνθετης συνάρτησης προκύπτει ότι: ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ′ ′= ⋅∫ g x f t dt f g x g x α , με την προϋπόθεση ότι τα χρησιμοποιούμενα σύμβολα έχουν νόημα. 68. Θεώρημα (Θεμελιώδες Θεώρημα του Ολοκληρωτικού Λογισμού) Έστω f μια συνεχής συνάρτηση σε ένα διάστημα [ ],α β . Αν G είναι μια παράγουσα της f στο [ ],α β , να αποδείξετε ότι: ( ) ( ) ( )= −∫ f t dt G G β α β α
  53. 53. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [53] Απόδειξη Σύμφωνα με γνωστό θεώρημα η συνάρτηση ( ) ( )= ∫ x F x f t dt α είναι μια παράγουσα της f στο [ ],α β . Επειδή και η G είναι μια παράγουσα της f στο [ ],α β θα υπάρχει ∈ℝc τέτοιο, ώστε ( ) ( )= +G x F x c (1) Από την (1) για =x α έχουμε ( ) ( ) ( )= + = + =∫G F c f t dt c c α α α α , οπότε ( )=c G α Επομένως ( ) ( ) ( )= +G x F x G α . Για =x β έχουμε ( ) ( ) ( ) ( ) ( )= + = +∫G F G f t dt G β α β β α α και άρα ( ) ( ) ( )= −∫ f t dt G G β α β α 69. Να γράψετε τους τύπους της παραγοντικής ολοκλήρωσης και της αντικατάστασης για το ορισμένο ολοκλήρωμα. Απάντηση α) Ισχύει ότι: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )′ ′=   − ∫ ∫f x g x dx f x g x f x g x dx β ββ αα α , όπου ,′ ′f g συνεχείς συναρτήσεις στο [ ],α β β) Ισχύει ότι: ( )( ) ( ) ( ) 2 1 ′ =∫ ∫ u u f g x g x dx f u du β α , όπου ,′ ′f g συνεχείς συναρτήσεις στο [ ],α β , ( )=u g x , ( )′=du g x dx και ( )1 =u g α , ( )2 =u g β
  54. 54. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [54] 70.α) Να γράψετε τον τύπο που δίνει το εμβαδόν του χωρίου Ω που ορίζεται από τη γραφική παράσταση της f , τις ευθείες =x α , =x β και τον άξονα ′x x , όταν ( ) 0≥f x για κάθε [ ],∈x α β και η συνάρτηση f είναι συνεχής. β) Να αποδείξετε ότι αν για τις συναρτήσεις ,f g είναι ( ) ( )≥f x g x για κάθε [ ],∈x α β , τότε το εμβαδόν του χωρίου Ω που περικλείεται από τις γραφικές παραστάσεις των ,f g και τις ευθείες =x α , =x β δίνεται από τον τύπο : ( ) ( ) ( )( )Ε Ω = −∫ f x g x dx β α Απάντηση α) Αν μια συνάρτηση f είναι συνεχής σε ένα διάστημα [ ],α β και ( ) 0≥f x για κάθε [ ],∈x α β , τότε το εμβαδόν του χωρίου Ω που ορίζεται από τη γραφική παράσταση της f , τις ευθείες =x α , =x β και τον άξονα ′x x είναι ( ) ( )Ε Ω = ∫ f x dx β α β) Επειδή οι συναρτήσεις ,f g είναι συνεχείς στο [ ],α β , θα υπάρχει αριθμός ∈ℝc τέτοιος , ώστε ( ) ( ) 0+ ≥ + ≥f x c g x c , για κάθε [ ],∈x α β . Είναι φανερό ότι το χωρίο Ω (Σχ. 28) έχει το ίδιο εμβαδόν με το χωρίο ′Ω .
  55. 55. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [55] βα (α) Ω O x y y=g(x) y=f(x) βα (β) Ω O x y y=f(x)+c y=g(x)+c 28 Επομένως, σύμφωνα με τον τύπο (1), έχουμε: ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ′Ε Ω = Ε Ω = + − + = − ∫ ∫f x c g x c dx f x g x dx β β α α Σχόλια α) Όταν η διαφορά −f g δεν διατηρεί σταθερό πρόσημο στο [ ],α β , τότε το εμβαδόν του χωρίου Ω που περικλείεται από τις γραφικές παραστάσεις των ,f g και τις ευθείες =x α και =x β είναι ίσο με ( ) ( ) ( )Ε Ω = −∫ f x g x dx β α
  56. 56. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [56] β) Το εμβαδόν του χωρίου Ω που περικλείεται από τον άξονα ′x x, τη γραφική παράσταση μιας συνάρτησης g με ( ) 0≤g x για κάθε [ ],∈x α β και τις ευθείες =x α και =x β είναι ίσο με : ( ) ( )Ε Ω = −∫ g x dx β α Απόδειξη Επειδή ο άξονας ′x x είναι η γραφική παράσταση της συνάρτησης ( ) 0=f x , έχουμε ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ( )Ε Ω = − = − = −∫ ∫ ∫f x g x dx g x dx g x dx β β β α α α 40 Μαθηματικές Συμβουλές (της τελευταίας στιγμής) Μέθοδοι Αντιμετώπισης Θεμάτων 1. Ως πρώτη κίνηση ελέγχουμε τα πεδία ορισμού των συναρτήσεων ή των συναρτησιακών σχέσεων της άσκησης. Αν δε δίνονται πρέπει να τα βρούμε ακολουθώντας τους γνωστούς κανόνες: ● οι παρονομαστές να είναι διαφορετικοί του μηδενός ● οι υπόρριζες ποσότητες να είναι μεγαλύτερες ή ίσες του μηδενός ● οι ποσότητες μέσα στους λογάριθμους να είναι θετικές ● οι βάσεις των εκθετικών συναρτήσεων να είναι θετικές (εμφανίζονται πολύ σπάνια: τόξα εφαπτομένων διάφορα του 2 + π κπ , ∈ℤκ και τόξα συνεφαπτομένων διάφορα του κπ , ∈ℤκ ) β Ω α O x y=g(x) y 29
  57. 57. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [57] 2. Αν μας δίνεται η fC και θέλουμε να βρούμε το πλήθος των ριζών της εξίσωσης ( ) =f x α , ∈ℝα , τότε από το σχήμα βρίσκουμε το πλήθος των σημείων τομής της fC με την οριζόντια ευθεία =y α για όλες τιμές του ∈ℝα 3. Πεδίο ορισμού της συνάρτησης f g . Ισχύει: ( ){ }και gΑ = ∈Α ∈Αf g g fx x 4. Αν μας δίνεται ο τύπος της f g και ζητάμε: ● τον τύπο της g , τότε κάνουμε αντικατάσταση ( )=u g x και βρίσκουμε τον τύπο της f ● τον τύπο της f , τότε θέτουμε στην f όπου x το ( )g x και εξισώνουμε τους δύο τύπους της f g . (Προσοχή στο πεδίο ορισμού της συνάρτησης που ψάχνουμε) 5. Τη μονοτονία μιας συνάρτησης f τη βρίσκουμε κυρίως με χρήση των παραγώγων. Με χρήση του ορισμού δουλεύουμε συνήθως σε θεωρητικές ασκήσεις, όπου δε γνωρίζουμε τον τύπο της συνάρτησης και επιπλέον δε μας δίνεται (ή δεν προκύπτει) ότι η f είναι παραγωγίσιμη. Δε ξεχνάμε ότι η μονοτονία μιας συνάρτησης αναφέρεται σε κάποιο διάστημα ή σύνολο. Αν η f είναι γνησίως μονότονη στο πεδίο ορισμού της, τότε μπορούμε να γράψουμε ότι είναι γνησίως μονότονη συνάρτηση. Διαφορετικά, γράφουμε τη μονοτονία ανά διαστήματα. (Μπορεί εδώ να συζητηθεί και η μέθοδος της απαγωγής σε άτοπο)
  58. 58. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [58] 6. Αν μια συνάρτηση είναι γνησίως μονότονη στο πεδίο ορισμού της, τότε θα είναι και 1-1. Προσοχή, δεν ισχύει το αντίστροφο! Αν βρούμε ένα ζευγάρι 1 2, ∈Αfx x με 1 2≠x x τέτοια, ώστε ( ) ( )1 2=f x f x , τότε η f δεν είναι 1-1. (Μπορεί να συζητηθεί ο έλεγχος του 1-1 και σε πολυκλαδικές συναρτήσεις) 7. Αν μια συνάρτηση f είναι 1-1, τότε ορίζεται η αντίστροφή της και κάθε εξίσωση της μορφής ( ) =f x α , ∈ℝα , θα έχει το πολύ μια ρίζα. 8. Αν μια συνάρτηση f είναι γνησίως μονότονη σε ένα διάστημα Δ και σε κάποιο 0 ∈∆x μηδενίζεται, τότε στο σημείο αυτό η f θα αλλάζει πρόσημο. Το πρόσημο της το βρίσκουμε με τον ορισμό της μονοτονίας. 9. Η αντίστροφη συνάρτηση μιας συνάρτησης f ορίζεται μόνο αν αυτή είναι 1-1. Η 1− f έχει πεδίο ορισμού το σύνολο τιμών της f και σύνολο τιμών το πεδίο ορισμού της f Αν η f είναι γνησίως μονότονη, τότε και η 1− f είναι γνησίως μονότονη στο πεδίο ορισμού της και έχει το ίδιο είδος μονοτονίας με την f (απόδειξη με άτοπο). Για την εύρεση της 1− f βρίσκουμε το σύνολο τιμών της f , το οποίο είναι και το πεδίο ορισμού της και λύνουμε την εξίσωση ( )=y f x ως προς x. Αυτό που προκύπτει είναι ο τύπος της 1− f Ισχύουν: ● ( )( )1− =f f y y , για κάθε y που ανήκει στο σύνολο τιμών της f ● ( )( )1− =f f x x , για κάθε x που ανήκει στο πεδίο ορισμού της f
  59. 59. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [59] 10. Αν η f είναι αντιστρέψιμη, τότε: ● Οι γραφικές παραστάσεις των f και 1− f είναι συμμετρικές ως προς τη διχοτόμο του 1ου και 3ου τεταρτημορίου, δηλαδή την ευθεία =y x ● Αν η γραφική παράσταση της f τέμνει την ευθεία =y x σε ένα σημείο Α, τότε και η γραφική παράσταση της 1− f θα τέμνει την ευθεία =y x στο ίδιο σημείο Α ● Οι γραφικές παραστάσεις των f και 1− f θα τέμνονται μόνο πάνω στην ευθεία =y x , αν η f είναι γνησίως αύξουσα, κάτι που δεν ισχύει αν η f δεν είναι γνησίως αύξουσα. 11. Αν ένας αριθμός α ανήκει στο σύνολο τιμών της συνάρτησης f , τότε η εξίσωση ( ) =f x α , θα έχει μια τουλάχιστον ρίζα στο πεδίο ορισμού της f , δηλαδή υπάρχει ένα τουλάχιστον 0x στο πεδίο ορισμού της τέτοιο, ώστε ( )0 =f x α 12. Αν το ( )0 lim →x x f x είναι ένας θετικός αριθμός ή +∞ , τότε κοντά στο 0x οι τιμές της f είναι θετικοί αριθμοί. Αν το ( )0 lim →x x f x είναι ένας αρνητικός αριθμός ή −∞, τότε κοντά στο 0x οι τιμές της f είναι αρνητικοί αριθμοί. Η παραπάνω ιδιότητα μπορεί να φανεί χρήσιμη όταν έχουμε όρια με απόλυτα ή θέλουμε να εφαρμόσουμε το Θεώρημα Bolzano. 13. Αν θέλουμε να υπολογίσουμε όρια κλασματικών συναρτήσεων στο 0 ∈ℝx που οδηγούν σε απροσδιόριστη μορφή 0 0 και εμφανίζονται στον αριθμητή ή στον παρονομαστή παραστάσεις της μορφής ( ) ( )±f x g x ή ( ) ( )±f x g x , τότε πολλαπλασιάζουμε αριθμητή και παρονομαστή με τη συζυγή παράσταση των
  60. 60. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [60] παραπάνω παραστάσεων. Σε γενικές γραμμές οι απροσδιόριστες μορφές 0 0 και ±∞ ±∞ αντιμετωπίζονται με τον κανόνα του De L’Hospital. 14. Όταν μας δίνεται το όριο μιας παράστασης που περιέχει μια συνάρτηση ( )f x και μας ζητάνε να βρούμε το όριο της ( )f x (ή το όριο μιας διαφορετικής παράστασης που περιέχει την ( )f x ), τότε θέτουμε ως βοηθητική συνάρτηση g την παράσταση της οποίας γνωρίζουμε το όριο και λύνουμε (προσέχοντας τους περιορισμούς) ως προς ( )f x . Τέλος υπολογίζουμε το ζητούμενο όριο (μέθοδος «θέτω-λύνω») 15. Προσοχή χρειάζεται στον υπολογισμό ορίων της μορφής 0 α , με 0≠α . Γράφουμε το όριο στη μορφή ( ) ( )0 1 lim →        x x f x g x , με ( )0 lim 0 → = ≠ x x f x a και ( )0 lim 0 → = x x g x . ● Αν ( ) 0>g x κοντά στο 0x , τότε ( ) ( ) 0 , 01 lim ( ) , 0→   +∞ > = ⋅ +∞ =    −∞ <  x x a f x a ag x ● Αν ( ) 0<g x κοντά στο 0x , τότε ( ) ( ) 0 , 01 lim ( ) , 0→   −∞ > = ⋅ −∞ =    +∞ <  x x a f x a ag x ● Αν η g αλλάζει πρόσημο εκατέρωθεν του 0x , τότε υπολογίζουμε πλευρικά όρια. (Ενδιαφέρον παρουσιάζει η μελέτη προσήμου της g , όχι αλγεβρικά, αλλά μέσω μονοτονίας)
  61. 61. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [61] 16. Αν μας ζητείται το όριο μιας συνάρτησης f και μας δίνεται ανισοϊσότητα της μορφής ( ) ( ) ( )≤ ≤g x f x h x , τότε χρησιμοποιούμε το κριτήριο παρεμβολής, αρκεί τα όρια ( )lim →x a g x και ( )lim →x a h x να υπάρχουν και να είναι ίσα ( { }∈ ∪ ±∞ℝa ) Επιπλέον: ● Αν ( ) ( )≤f x g x κοντά στο 0x και ( )0 lim → = +∞ x x f x , τότε και ( )0 lim → = +∞ x x g x ● Αν ( ) ( )≤f x g x κοντά στο 0x και ( )0 lim → = −∞ x x g x , τότε και ( )0 lim → = −∞ x x f x (Να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στα δύο τελευταία, αφού πέρσι για πρώτη φορά υπήρξε επίσημη οδηγία να χρησιμοποιούνται χωρίς απόδειξη) ● Τα όρια lim →±∞x xηµ και lim →±∞x xσυν δεν υπάρχουν. Όταν τα συναντάμε σε κάποια παράσταση χρησιμοποιούμε το κριτήριο παρεμβολής, λαμβάνοντας υπόψη της σχέσεις: 1 1− ≤ ≤xηµ , 1 1− ≤ ≤xσυν και − ≤ ≤x x xηµ 17. Δε ξεχνάμε ότι για να γράψουμε ( ) ( ) 0 0lim → = x x f x f x πρέπει να γνωρίζουμε ότι η f είναι συνεχής στο σημείο 0x του πεδίου ορισμού της. Επίσης, αν σε κάποια συνάρτηση f δεν μπορούμε να βρούμε απευθείας την τιμή της στο 0x , αλλά γνωρίζουμε ότι αυτή είναι συνεχής στο 0x , τότε η τιμή της ισούται με το όριο της, δηλαδή ( ) ( ) 0 0 lim → = x x f x f x (Να γίνει αναφορά στη συνέχεια πολυκλαδικών συναρτήσεων και βέβαια σε θέματα υπολογισμού παραμέτρων) 18. Αν μας δίνεται ότι η συνάρτηση f είναι παραγωγίσιμη στο σημείο 0x του πεδίου ορισμού της, τότε θα ισχύουν: ● η συνάρτηση f είναι συνεχής στο 0x , άρα ( ) ( ) 0 0lim → = x x f x f x ● ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0 lim → − ′= −x x f x f x f x x x και ( ) ( ) ( ) 0 0 0 0lim → + − ′= x x f x h f x f x h
  62. 62. Θανάσης Κοπάδης – Μαθηματικός thanasiskopadis.blogspot.com [62] 19. Αν μας δίνεται ότι η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f έχει πλάγια ασύμπτωτη στο +∞ (όμοια στο −∞) την ευθεία = +y xλ β , τότε ισχύουν: ● ( ) ( )( )lim 0 →+∞ − + = x f x xλ β (ορισμός) ● ( )lim →+∞ = x f x x λ και ( )( )lim →+∞ − = x f x xλ β Αν μας δίνεται ότι η γραφική παράσταση μιας συνάρτησης f έχει οριζόντια ασύμπτωτη στο +∞ (όμοια στο −∞) την ευθεία = ℓy , τότε ισχύει ( )lim →+∞ = ℓ x f x 20. Μια συνάρτηση f διατηρεί σταθερό πρόσημο σε διάστημα Δ όταν η f είναι συνεχής στο Δ και ( ) 0≠f x για κάθε ∈∆x . Αν επιπλέον γνωρίζουμε και μια τιμή της f στο Δ, τότε μπορούμε να βρούμε και το πρόσημο της. Για να βρούμε το πρόσημο μιας συνάρτησης f σε ένα διάστημα Δ, εκτός από τη χρήση ρίζας και μονοτονίας (δες 8.) που είναι και τα πιο συνηθισμένο, μπορούμε να εργασθούμε και ως εξής: δείχνουμε πρώτα ότι είναι συνεχής, στη συνέχεια βρίσκουμε τις ρίζες της και τέλος χρησιμοποιούμε κατάλληλα επιλεγμένες τιμές για καθένα από τα διαστήματα που ορίζουν οι διαδοχικές ρίζες της. 21. Αν θέλουμε να βρούμε τον τύπο μιας συνεχούς συνάρτησης f για την οποία ισχύει σχέση της μορφής ( ) ( )2 =f x g x , με ( ) 0≥g x για κάθε ∈∆x , τότε: ● αν ( ) 0≠f x για κάθε ∈∆x , τότε ( ) ( ) ( ) ( )2 = ⇔ =f x g x f x g x και αφού η f διατηρεί σταθερό πρόσημο στο Δ, θα είναι ( ) ( )=f x g x , ∈∆x , αν ( ) 0>f x ή ( ) ( )= −f x g x , ∈∆x , αν ( ) 0<f x . Επιπλέον, αν γνωρίζουμε το πρόσημο μιας τιμής της f , τότε βρίσκουμε τον τύπο της.

×