Ένα όριο

Συντονιστές: grigkost, Κοτρώνης Αναστάσιος

Άβαταρ μέλους
Tolaso J Kos
Δημοσιεύσεις: 5226
Εγγραφή: Κυρ Αύγ 05, 2012 10:09 pm
Τοποθεσία: Λάρισα, Βαρκελώνη
Επικοινωνία:

Ένα όριο

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Tolaso J Kos » Τρί Μαρ 07, 2023 9:43 pm

Έστω f:[0, 1] \rightarrow (0, +\infty) συνεχής συνάρτηση και \mathcal{A} το σύνολο όλων των θετικών ακεραίων n για τους οποίους υπάρχει x_n ώστε \displaystyle{\int_{x_n}^{1} f(t) \, \mathrm{d}t = \frac{1}{n}}. Να δειχθεί ότι η \{x_n\}_{n \in \mathcal{A}} είναι άπειρη και να υπολογιστεί το όριο

\displaystyle \ell = \lim_{n \rightarrow +\infty} n \left( x_n -1 \right)


Η φαντασία είναι σημαντικότερη από τη γνώση !
\displaystyle{{\color{blue}\mathbf{Life=\int_{birth}^{death}\frac{happiness}{time}\Delta time} }}

Λέξεις Κλειδιά:
ΑλέξανδροςΚ
Δημοσιεύσεις: 4
Εγγραφή: Παρ Απρ 02, 2021 12:02 pm

Re: Ένα όριο

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΑλέξανδροςΚ » Παρ Ιούλ 14, 2023 9:50 am

Αφού f \in \mathcal{C}([0,1], (0,+\infty)) έχουμε ότι a = \int_{0}^{1}f(x)dx > 0.
Θεωρούμε την απεικόνιση g: [0,1] \to (0,+\infty), \hspace{2mm} t \mapsto \int_{t}^{1}f(x)dx. Προφανώς, η g είναι συνεχώς παραγωγίσιμη, γνησίως φθίνουσα και το σύνολο τιμών της είναι το κλειστό διάστημα [0,a].
Από την Αρχιμήδεια ιδιότητα των πραγματικών αριθμών έχουμε ότι υπάρχει n_{0} \in \mathbb{N} τέτοιο ώστε για κάθε n \geq n_{0} ισχύει \frac{1}{n} < a. Επομένως, από το Θεώρημα Ενδιάμεσης Τιμής έχουμε ότι για κάθε n \geq n_{0} υπάρχει x_{n} \in (0,1) ώστε g(x_{n}) = \frac{1}{n}. Εκμεταλλευόμενοι της γνήσιας μονοτονίας της g μπορούμε μάλιστα να συμπεράνουμε ότι η ακολουθία \{x_{n}: n \geq n_{0}\} είναι γνησίως αύξουσα. Προφανώς \{x_{n}: n \geq n_{0}\} \subset \mathcal{A} και ως εκ τούτου το σύνολο \mathcal{A} είναι άπειρο.

Σταθεροποιούμε n \geq n_{0} τυχόν. Εφαρμόζουμε το Θεώρημα Μέσης Τιμής στην απεικόνιση g στο διάστημα [x_{n},1].
Τότε, υπάρχει \xi_{n} \in [x_{n},1] τέτοιο ώστε g^{\prime}(\xi_{n}) = -f(\xi_{n}) = \frac{g(1) - g(x_{n})}{1-x_{n}}. Επομένως
n(1-x_{n}) = \frac{1}{f(\xi_{n})}. Θα αποδείξουμε ότι \lim_{n \to \infty}x_{n} = 1. Τότε από το κριτήριο παρεμβολής έχουμε ότι και \lim_{n \to \infty} \xi_{n} = 1 και άρα λόγω της συνέχειας της f έχουμε ότι \lim_{n \to \infty}n(x_{n}-1) = -\frac{1}{f(1)}. Καταφέραμε λοιπόν να υπολογίσουμε το ζητούμενο όριο.

Ξέρουμε ότι η ακολουθία (x_{n})_{n \geq n_{0}} είναι γνησίως αύξουσα και άνω φραγμένη από το 1. Επομένως υπάρχει το όριο l = lim_{n \to \infty}x_{n}. Έχουμε τότε ότι g(l) = lim_{n \to \infty}g(x_{n}) = lim_{n \to \infty }\frac{1}{n} = 0 και άρα αναγκαστικά έχουμε ότι l = 1.


Απάντηση

Επιστροφή σε “ΑΝΑΛΥΣΗ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 3 επισκέπτες