NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 16. ledna 2009

Podobné dokumenty
NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 17. února ( sin (π 2 arctann) lim + 3. n 2. π 2arctan n. = lim + 3.

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 4. února 2009

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 26. ledna x. x 1 + x dx. q 1. u = x = 1 u2. = 1 u. u 2 (1 + u 2 ) (1 u 2 du = 2.

Monotonie a lokální extrémy. Konvexnost, konkávnost a inflexní body. 266 I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Limita a spojitost funkce

MATEMATIKA I - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Limita a spojitost funkce a zobrazení jedné reálné proměnné

Seminární práce z matematiky

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Označení derivace čárkami, resp. římskými číslicemi, volíme při nižším řádu derivace, jinak užíváme horní index v závorce f (5), f (6),... x c g (x).

Limita a spojitost LDF MENDELU

Limita a spojitost funkce. 3.1 Úvod. Definice: [MA1-18:P3.1]

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

{ } Ox ( 0) 4.2. Konvexnost, konkávnost, inflexe. Definice Obr. 52. Poznámka. nad tečnou

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 6

c ÚM FSI VUT v Brně 20. srpna 2007

Limita ve vlastním bodě

Digitální učební materiál

Otázku, kterými body prochází větev implicitní funkce řeší následující věta.

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Užití derivací. x, x a, b : x x f x f x MATA P12. Funkce rostoucí a klesající: Definice rostoucí a klesající funkce

Definice derivace v bodě

Aplikace derivace ( )

10. cvičení - LS 2017

2. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

1 L Hospitalovo pravidlo

NMAF063 Matematika pro fyziky III Zápočtová písemná práce B Termín pro odevzdání 4. ledna 2019

7B. Výpočet limit L Hospitalovo pravidlo

2.7. Průběh funkce. Vyšetřit průběh funkce znamená určit (ne nutně v tomto pořadí): 1) Definiční obor; sudost, lichost; periodičnost

f(c) = 0. cn pro f(c n ) > 0 b n pro f(c n ) < 0

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

Použití derivací L HOSPITALOVO PRAVIDLO POČÍTÁNÍ LIMIT. Monotónie. Konvexita. V této části budou uvedena některá použití derivací.

Limita funkce. FIT ČVUT v Praze. (FIT) Limita funkce 3.týden 1 / 39

PRŮBĚH FUNKCE JEDNÉ REÁLNÉ PROMĚNNÉ

Cvičení 1 Elementární funkce

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

verze 1.3 kde ρ(, ) je vzdálenost dvou bodů v R r. Redukovaným ε-ovým okolím nazveme ε-ové okolí bodu x 0 mimo tohoto bodu, tedy množinu

Katedra aplikované matematiky, VŠB TU Ostrava.

Pro jakou hodnotu parametru α jsou zadané vektory kolmé? (Návod: Vektory jsou kolmé, je-li jejich skalární součin roven nule.)

Nejčastějšími funkcemi, s kterými se setkáváme v matematice i v jejích aplikacích, jsou

Vypracoval: Mgr. Lukáš Bičík TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

PRŮBĚH FUNKCE - CVIČENÍ

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2014

PŘEDNÁŠKA 2 POSLOUPNOSTI

Obsah. Derivace funkce. Petr Hasil. L Hospitalovo pravidlo. Konvexnost, konkávnost a inflexní body Asymptoty

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

1. Funkce dvou a více proměnných. Úvod, limita a spojitost. Definiční obor, obor hodnot a vrstevnice grafu

Pavlína Matysová. 5. listopadu 2018

7.1 Extrémy a monotonie

Derivace a monotónnost funkce

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

3. ledna list a odevzdejte tento zvláštní list (listy) i všechny ostatní listy, které jste při řešení

Přijímací zkouška pro nav. magister. studium, obor učitelství F-M, 2012, varianta A

Management rekreace a sportu. 10. Derivace

Určete (v závislosti na parametru), zda daný integrál konverguje, respektive zda konverguje. dx = t 1/α 1 dt. sin x α dx =

Riemannův určitý integrál

I. 7. Diferenciál funkce a Taylorova věta

Posloupnosti a řady. 28. listopadu 2015

ŘADY KOMPLEXNÍCH FUNKCÍ

Matematika III. Miroslava Dubcová, Daniel Turzík, Drahoslava Janovská. Ústav matematiky

Aplikace derivace a průběh funkce

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Asymptoty funkce. 5,8 5,98 5,998 5,9998 nelze 6,0002 6,002 6,02 6, nelze

LOKÁLNÍ EXTRÉMY. LOKÁLNÍ EXTRÉMY (maximum a minimum funkce)

LIMITA FUNKCE, SPOJITOST FUNKCE

1 LIMITA FUNKCE Definice funkce. Pravidlo f, které každému x z množiny D přiřazuje právě jedno y z množiny H se nazývá funkce proměnné x.

V této kapitole si zobecníme dříve probraný pojem limita posloupnosti pro libovolné funkce.

Spojitost funkce. Spojitost je nejdůležitější obecná vlastnost funkcí. Umožňuje aproximace různých řešení.

Logika. 1. cvičení. Matematika 1, NMMA701, Ondřej Bouchala

prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. BI-ZMA ZS 2009/2010

Kapitola 4: Průběh funkce 1/11

Limita posloupnosti a funkce

Pojem limity funkce charakterizuje chování funkce v blízkém okolí libovolného bodu, tedy i těch bodů, ve kterých funkce není definovaná. platí. < ε.

WikiSkriptum Ing. Radek Fučík, Ph.D. verze: 4. ledna 2017

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2018

2. spojitost (7. cvičení) 3. sudost/lichost, periodicita (3. cvičení) 4. první derivace, stacionární body, intervaly monotonie (10.

Matematická analýza pro informatiky I. Spojitost funkce

Zlín, 23. října 2011

Přednáška 6, 6. listopadu 2013

Základy matematické analýzy

30. listopadu Derivace. VŠB-TU Ostrava. Dostupné: s1a64/cd/index.htm.

dx se nazývá diferenciál funkce f ( x )

7. Funkce jedné reálné proměnné, základní pojmy

5. Limita a spojitost

Příklad 1. Řešení 1a Máme vyšetřit lichost či sudost funkce ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 3

Kapitola 4: Průběh funkce 1/11

MASARYKOVA UNIVERZITA. Řešené příklady na extrémy a průběh funkce se zaměřením na ekonomii

Vyšetřování průběhu funkce pomocí programu MatLab. 1. Co budeme potřebovat?

Teorie. kunck6am/ (a) lim. x x) lim x ln ) = lim. vnitřní funkce: lim x. = lim. lim. ln(1 + y) lim = 1,

Cvičení 1 Elementární funkce

. (x + 1) 2 rostoucí v intervalech (, 1) a. ) a ( 2, + ) ; rostoucí v intervalu ( 7, 2) ; rostoucí v intervalu,

INTEGRÁLY S PARAMETREM

MATEMATICKÁ ANALÝZA STUDIJNÍ OPORA PRO KOMBINOVANÉ

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

Důkaz Heineho Borelovy věty. Bez újmy na obecnosti vezmeme celý prostor A = M (proč? úloha 1). Implikace. Nechť je (M, d) kompaktní a nechť.

Diferenciální počet - II. část (Taylorův polynom, L Hospitalovo pravidlo, extrémy

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

1. Obyčejné diferenciální rovnice

Transkript:

Jednotlivé kroky při výpočtech stručně, ale co nejpřesněji odůvodněte. Pokud používáte nějaké tvrzení, nezapomeňte ověřit splnění předpokladů. Jméno a příjmení: Skupina: Příklad 3 5 Celkem bodů Bodů 8 0 6 50 Získáno []. Napiště obecný tvar Taylorova rozvoje s Lagrangeovým tvarem zbytku) pro funkci f v bodě z 0. Odvod te Taylorův rozvoj funkce v bodě z 0 = 0. fz) = 3 + z, Užitím Taylorových rozvojů vhodných funkcí spočtěte itu Obecný tvar Taylorova rozvoje je: kde ξ 0, ). f) = n 0 f k) 0 ) k! Dosazením do výše uvedeného vzorce dostaneme kde ) n k = nn ) n k+) k!. Víme, že platí arctan cos) sin + e e 3. 3 + z = n 0 ) k + fn+) ξ) k + )! ) 3 z k + o z k), k cos =! +! + o 5), ze vztahu pro obecný Taylorův rozvoj snadno zjistíme, že + d k arctany = k! dy k arctany) y k = arctany y=0 + y=0 + y y y=0 0 ) k, výraz v čitateli má proto Taylorův rozvoj arctan cos) = arctan! + o ) ) =! + o ). y + y ) y + o y ) = y + o y ), y=0 Složitý výraz ve jmenovateli proto stačí rozvést pouze do řádu o ), což mimo jiné znamená, že členem sin = 3 3! + o )) ) = o se vůbec nemusíme zabývat. Zbývá nalézt rozvoj členu e e 3. Počítejme e e 3 = e e 3 ) = e e 3 +o ) ) = e e 3 +o ) ) = e 3 + o ) )) = e 3 + o ), kde jsme využili známé rovoje + y) n = + e y = ) n y k = + y k n + o y), k k! = + y + oy).

celkem tedy 0 arctan cos) sin + e e 3. = 0 )! + o ) e 3 + o ) = + o ) 0 e 3 + o ) ) = 3 e. Závěrem drobná poznámka. Uvědomte si prosím, že rozvoj e y = k k! = + y + oy) platí pro y 0. Nelze tedy kupříkladu psát jak bylo často vidět ve zkouškové písemné práci) e 3 = + 3 ) k a to proto, že 3 0 pro 0. Pokud chcete nalézt Taylorův rozvoj zmíněné funkce tedy e 3 ), musíte bud použít obecný vzorec pro Taylorův rozvoj a vypočítat tedy všechny potřebné derivace a vyčíslit je v příslušných bodech, nebo můžete použít početní trik tak, jako ve výše uvedeném postupu, tedy e 3 = e 3 +) = e e 3 ), kde je nyní 3 ) 0 a lze proto použít známý vzorec pro rovoj eponenciály v nule. k!,

[]. Vyšetřete průběh následujících funkce definiční obor, obor hodnot, prostá, sudá nebo lichá, spojitost, body nespojitosti, ity v bodech nespojitosti, diferencovatelnost, spojitost derivace, ity derivace v bodech nespojitosti derivace, monotonie, konvení, konkávní, lokální a globální etrémy, inflení body, asymptoty, graf). f) = ln + 3 + Definiční oborem zkoumané funkce je zřejmě R + kvůli funkci ln). Funkce zjevně není ani sudá ani lichá nebot je definována pouze na kladné reálné poloose. Funkce není periodická. Jest 3 + = ) ), zkoumejme tedy funkci f na třech intervalech, jmenovitě ln + 3 + ln + 3 + 0, ), = ln + 3, ), ln + 3 +, + ). Hodnoty funkce v bodech = a = jsou f) = 0 a f) = ln > 0. Limity v krajních bodech definičního oboru jsou f) =, 0+ f) = +. + V bodě = 0 má tedy funkce vertikální asymptotu. Funkce je na svém definičním oboru spojitá funkce je složením a součtem spojitých funkcí). Spočtěme první derivaci d ln + 3 + ) = d Limity derivace v bodech = a = jsou d d d d d d ln + 3 + ) = + 3 0, ), ln + 3 ) = + 3, ), ln + 3 + ) = + 3, + ). f ) = 0, f ) =, + f ) =, + f ) = 3, derivace v těchto bodech tedy neeistuje. Najděme body, kde f ) = 0, jest + 3 = 0, pro 0, ), + ) + 3 = 0, pro, ). Řěšením první rovnice je = a =, řešením druhé rovnice je = 3 ± 7, vzhledem k omezením kladeným na tedy máme pouze dva stacionární body, a = 0, ), + ) a b = 3 + 7, ). Funkce je tudíž rosoucí na intervalech ) 0,,, 3 + ) 7 a, + ) a je klesající na intervalech, ) 3 a + 7 )., Spočtěme druhou derivaci d d ln + 3 + ) = d d ln + 3 + ) = + 0, ), d d ln + 3 ) = < 0, ), d d ln + 3 + ) = +, + ).

Najděme body, kde f ) = 0. Stačí řešit rovnici + = 0, pro zkoumané rozmezí má uvedená rovnice jedinné řešení a sice c =. Funkce je tudíž konkávní na intervalu ) ) 0, a na intervalu, ) a je konvení na intervalu, a na intervalu, + ). Vybaveni těmito informacemi můžeme nakreslit graf viz obrázek ). Z grafu vyčteme zbývající informace: funkce není prostá, obor hodnot je R. Funkce má lokálním maimum v bodě a = a b = 3 + 7, funkce má lokální minimum v bodě = a v bodě =.

[3] 3. a) Necht platí, že f) =, kde 0 R a P 0 ) platí, že g) < β, kde β > 0. Co lze říci o itě 0 f)g)? Své tvrzení dokažte. 0 [5] b) Uvažujte funkci f C [a, b]). Necht dále pro každé racionální číslo y Q [a, b] platí, že fy) = 0. Ukažte, že pak musí být fz) = 0 pro každé z [a, b]. Ze zadání příkladu víme obecná definice ity) L > 0, P δ 0 ), P δ 0 ) : f) < L, ) β > 0, P µ 0 ) : g) < β. Potom ale nutně P δ 0 ) P µ 0 ) : f)g) > Lβ. Pro libovolné M > 0 lze tedy najít δ plyne z ), kde L volíme jako M β ) tak, aby platilo f)g) > Lβ = M β β = M, což je vpodstatě definice ity 0 f)g) = +. Věnujme se nyní druhé části příkladu, proved me důkaz sporem. Necht z [a, b] Q [a, b]) a cht je v tomto bodě fz ) 0. Ze spojitosti funkce f pak ovšem plyne, že musí eistovat takové okolí U δ z ) tak, že funkce f je zde nenulová, aneb U δ z ) : f) > 0. V tomto okolí ale zároveň vždy bude nějaké racionální číslo y U δ z ) Q a musí tedy být fy) = 0, což je spor.

[0]. Pro funkci f C [a, b]) zformulujte a dokažte základní větu diferenciálního a integrálního počtu. Dokažte, že je-li funkce f spojitá na R, pak eistuje primitivní funkce, to jest eistuje funkce F taková, že F = f. Návod: Uvědomte si, že R = + n= [ n, n]. Základní věta diferenciálního a integrálního počtu pro f C [a, b]) zní: Bud f C [a, b]) pak definujeme s konvencí F a a) = 0. Pak platí F a ) = a fy) dy, neboli F a ) je primitivní funkce k f na a, b). 0 [a, b) : F a 0+) = f 0 +), 0 a, b] : F a 0 ) = f 0 ), Větu dokážeme kupříkladu takto. Zabývejme se například o derivaci zprava, 0 [a, b).) F a F a ) F a 0 ) 0+) = = 0+ 0 = 0+ 0 0+ 0 0 a fy) dy = 0+ 0 fy) dy 0 a 0 ) fy) dy fy) f 0 +)) dy + f 0 +) = f 0 +) a to za předpokladu, že podaří ukázat 0 0+ 0 fy) f 0+)) dy 0, k čemuž využijeme spojitosti funkce f). Je-li totiž funkce f) spojitá na uzavřeném intervalu [a, b], pak lze pro libovolné ε > 0 najít takové, aby ma y [0,] fy) f 0 +) < ε, proto 0+ 0 0 fy) f 0 +)) dy 0+ 0 0 ma fy) f 0+) y [ 0,] dy = ma y [ 0,] fy) f 0+) ε. Přikročme nyní k důkazu eistence primitivní funkce na celém R. Je-li f C R), pak dle základní věty diferenciálního a integrálního počtu nutně eistuje primitivní funkce na jakémkoliv intervalu [ n, n], označme si ji F n. Pak platí n, n) : F n) = f). Definujme si nyní G n ) = F n ) F n 0) a následně pak konečně primitivní funkci na celém R jako F) = G n ) pro [ n, n] z konstrukce pak plyne, že funkce F) je skutečně primitivní fucnkí a že je určená jednoznačně.

[6] 5. Uvažujte následující matematickou hru. Zvolíme kladné reálné číslo, a pak spočteme, tento proces opakujeme nekonečněkrát v druhém kroku hry tedy kupříkladu dostaneme ). Jaké číslo pokud vůbec nějaké) dostaneme na konci hry? Úlohu lze vyřečeit kupříkladu takto. Po první aplikaci odmocniny na číslo dostaneme, druhá aplikace odmocniny dává = n + e ln 0 =. ) =, n-tá aplikace odmocniny tedy vyústí v n. Nyní stačí provést itu n + n = Případně lze použít následující postup. Úloha se zřejmě dá zapsat rekurzivně, v n + -tém kroku hry dostaneme a n+ = a n, ) kde a n je výsledek z předchozího, n-tého, kroku. Zkoumejme nyní posloupnost {a n } + n=, zřejmě platí <, >, =, =, >, <, vše je zřejmé z grafu funkce odmocnina, v případě potřeby byste jistě dokázali najít přesnější argument. Pro a 0 = je tedy nutně n + a n = a dále pro a 0 > platí a n+ < a n a naopak a n+ > a n, posloupnost je navíc v obou příadech omezená. V obou případech tedy máme omezené monotónní posloupnosti, podle příslušné věty tedy tyto posloupnosti musí mít itu, označmě si ji a + a a, itním přechodem v rekurentním vztahu ) ovšem dostaneme a n+ = an, n + n + a ± = a ±. Pro itní hodnotu tedy máme rovnici a ± = a ±, jejímž řešením je a ± = 0 nebo a ± =, zjevně nemůže být a ± = 0, výsledkem hry je proto v každém případě a =.

.5 0.5 0 0 0.5.5.5-0.5 - Obrázek : Graf funkce ln + 3 +.