5 svar
115 visningar
Ryszard behöver inte mer hjälp
Ryszard 203
Postad: 1 nov 2018 16:53 Redigerad: 1 nov 2018 16:55

Analys, vet inte om rätt

Hej! 

Jag undrar om någon skulle kunna säga om mitt bevis är korrekt eller inte :)

Fråga:"Låt f vara kontinuerlig på 01 och f(0)=f(1). Bevisa att om n är ett godtyckligt naturligt heltal 1,2,3,4... så finns det ett reellt x i 01 för vilket f(x)=f(x+1n)"

Mitt försök

Definiera g(x)=f(x)-f(x+1n). Då följer det att  g kontinuerlig eftersom f är det och g är definierad för x i 0n-1n . 

Att det finns ett x för att likheten f(x)=f(x+1n) ska stämma, blir då ekvivalent med att g(x)=0 för ett x i ett intervall med längden 1n.

Det vill säga för ett a med 0an-2n så ska g(x)=0 på intervallet aa+1n

Låt oss säga att för ett arbiträrt n så är g(x)0 oavsett val av a

Vilket betyder oavsett vilket a så har vi g(x)>0 eller g(x)<0 , eftersom att om g är kontinuerlig på aa+1nkan vi inte (på grund av (medelvärdessatsen?) Intermediate Value Theorem) ha g(a)<0<g(a+1n) eftersom då skulle vi ha ett x i aa+1nså att g(x)=0. Därför måste vi ha g(x)>0 eller g(x)<0 för alla a

Men att g(0)>0  är samma sak som f(0)-f(1n)>0f(0)>f(1n) . Också g(1n)>0 blir f(1n)>f(2n)

och fortsätter vi hela vägen till g(n-1n)>0 får vi f(n-1n)>f(1). Men då har vi en motsägelse eftersom att f(1)=f(0). Därför måste vi ha g(x)=0 för ett x i aa+1n för något a

 

PS. argumentet med g(x)<0 är likadant så skriver inte ut det

Affe Jkpg 6630
Postad: 1 nov 2018 23:44

fn(x+1n)f((x+1n)n)

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 2 nov 2018 00:00
Ryszard skrev:

Hej! 

Jag undrar om någon skulle kunna säga om mitt bevis är korrekt eller inte :)

Fråga:"Låt f vara kontinuerlig på 01 och f(0)=f(1). Bevisa att om n är ett godtyckligt naturligt heltal 1,2,3,4... så finns det ett reellt x i 01 för vilket f(x)=f(x+1n)"

Mitt försök

Definiera g(x)=f(x)-f(x+1n)

I din definition av funktionen g har du inte sagt om x är det speciella reella tal som söks eller ej, och du har inte heller sagt om n är ett fixerat naturligt tal eller ej. Det är bättre om du använder en annan symbol än x och att du säger att n är ett godtyckligt fixerat naturligt tal. Egentligen borde då funktionen g ha ett index på sig för att betona att dess koppling till det naturliga talet n.

Varför låter du definitionsmängden till funktionen g vara intervallet från noll till (n-1)/n?

Du vet inte om funktionen g är deriverbar på något intervall, så Medelvärdessatsen kan ej tillämpas. Däremot bör Satsen om mellanliggande värden (Bolzano-Weierstrass sats) kunna användas på lämpligt sätt. 

Då följer det att  g kontinuerlig eftersom f är det och g är definierad för x i 0n-1n . 

 

Att det finns ett x för att likheten f(x)=f(x+1n) ska stämma, blir då ekvivalent med att g(x)=0 för ett x i ett intervall med längden 1n.

Det vill säga för ett a med 0an-2n så ska g(x)=0 på intervallet aa+1n

Låt oss säga att för ett arbiträrt n så är g(x)0 oavsett val av a

Vilket betyder oavsett vilket a så har vi g(x)>0 eller g(x)<0 , eftersom att om g är kontinuerlig på aa+1nkan vi inte (på grund av (medelvärdessatsen?) Intermediate Value Theorem) ha g(a)<0<g(a+1n) eftersom då skulle vi ha ett x i aa+1nså att g(x)=0. Därför måste vi ha g(x)>0 eller g(x)<0 för alla a

Men att g(0)>0  är samma sak som f(0)-f(1n)>0f(0)>f(1n) . Också g(1n)>0 blir f(1n)>f(2n)

och fortsätter vi hela vägen till g(n-1n)>0 får vi f(n-1n)>f(1). Men då har vi en motsägelse eftersom att f(1)=f(0). Därför måste vi ha g(x)=0 för ett x i aa+1n för något a

PS. argumentet med g(x)<0 är likadant så skriver inte ut det

Ryszard 203
Postad: 2 nov 2018 09:42
Affe Jkpg skrev:

fn(x+1n)f((x+1n)n)

 Hej! är det derivatan du syftar på? Det är nämligen så att frågan kommer före kapitlet med derivata så den ska gå att lösa utan

Ryszard 203
Postad: 2 nov 2018 09:49 Redigerad: 2 nov 2018 09:59
Albiki skrev:
Ryszard skrev:

Hej! 

Jag undrar om någon skulle kunna säga om mitt bevis är korrekt eller inte :)

Fråga:"Låt f vara kontinuerlig på 01 och f(0)=f(1). Bevisa att om n är ett godtyckligt naturligt heltal 1,2,3,4... så finns det ett reellt x i 01 för vilket f(x)=f(x+1n)"

Mitt försök

Definiera g(x)=f(x)-f(x+1n)

I din definition av funktionen g har du inte sagt om x är det speciella reella tal som söks eller ej, och du har inte heller sagt om n är ett fixerat naturligt tal eller ej. Det är bättre om du använder en annan symbol än x och att du säger att n är ett godtyckligt fixerat naturligt tal. Egentligen borde då funktionen g ha ett index på sig för att betona att dess koppling till det naturliga talet n.

Varför låter du definitionsmängden till funktionen g vara intervallet från noll till (n-1)/n?

Du vet inte om funktionen g är deriverbar på något intervall, så Medelvärdessatsen kan ej tillämpas. Däremot bör Satsen om mellanliggande värden (Bolzano-Weierstrass sats) kunna användas på lämpligt sätt. 

Då följer det att  g kontinuerlig eftersom f är det och g är definierad för x i 0n-1n . 

 

Att det finns ett x för att likheten f(x)=f(x+1n) ska stämma, blir då ekvivalent med att g(x)=0 för ett x i ett intervall med längden 1n.

Det vill säga för ett a med 0an-2n så ska g(x)=0 på intervallet aa+1n

Låt oss säga att för ett arbiträrt n så är g(x)0 oavsett val av a

Vilket betyder oavsett vilket a så har vi g(x)>0 eller g(x)<0 , eftersom att om g är kontinuerlig på aa+1nkan vi inte (på grund av (medelvärdessatsen?) Intermediate Value Theorem) ha g(a)<0<g(a+1n) eftersom då skulle vi ha ett x i aa+1nså att g(x)=0. Därför måste vi ha g(x)>0 eller g(x)<0 för alla a

Men att g(0)>0  är samma sak som f(0)-f(1n)>0f(0)>f(1n) . Också g(1n)>0 blir f(1n)>f(2n)

och fortsätter vi hela vägen till g(n-1n)>0 får vi f(n-1n)>f(1). Men då har vi en motsägelse eftersom att f(1)=f(0). Därför måste vi ha g(x)=0 för ett x i aa+1n för något a

PS. argumentet med g(x)<0 är likadant så skriver inte ut det

 Hej! Tack för svar, jag ska ändra mitt g ,lägga in index och skriva in tidigare rollen av n

Anledningen till att intervallet för g går från 0n-1n är för att g(n-1n)=f(n-1n)-f(1) och eftersom  f inte är nödvändigtvis definierade för större värden än 1 så måste väl detta vara det största x värdet för vilket g är definierat

 

Ja det var den satsen jag hade i åtanke!

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 2 nov 2018 10:33

Hej!

För fixerat nn \in \mathbb{N} har du den kontinuerliga funktionen gn:[0,1-n-1]g_n : [0,1-n^{-1}] \to \mathbb{R} definierad som

    gn(t)=f(t)-f(t+n-1).g_n(t) = f(t) - f(t+n^{-1}).

  • Om funktionen f:[0,1]f : [0,1]\to\mathbb{R} är konstant så är gn(t)=0g_n(t) = 0 för alla t[0,1-n-1]t \in [0,1-n^{-1}].
  • Om funktionen ff inte är konstant så finns det ett tal a(0,1)a \in (0,1) (öppet intervall) så att f(a)f(0)f(a) \neq f(0). Visa att då innehåller intervallet (0,a)(0,a) ett delintervall (II) över vilket ff är växande/avtagande och intervallet (a,1)(a,1) innehåller ett delintervall (JJ) över vilket ff är avtagande/växande. Det följer att gng_n har olika tecken på intervallen II och JJ och enligt Bolzano-Weierstrass sats finns det ett x(0,1)x \in (0,1) sådant att gn(x)=0.g_n(x) = 0.
Svara
Close