• Nie Znaleziono Wyników

ROZDZIAŁ I. ZAGADNIENIA W STĘPN E

1.8. Granica fun k cji

Załóżmy, że funkcja / jest określona w pewnym sąsiedztwie S o promieniu r > 0 punktu a:0, tj. S ( x 0, r) = (x0 - r; x0 + r) \ {2:0} = (x0 - r; *0) U (x0; x 0 + r).

Zatem w punkcie Xq funkcja ta nie musi być określona. Ciąg ( xn ) jest ciągiem argumentów funkcji / o wyrazach z pewnego sąsiedztwa punktu xq.

D e fin ic ja 1. (granicy w sensie Heinego) Liczba g (lub odpowiednio +00, —00) jest granicą lewostronną (prawostronną) funkcji / w punkcie xq, jeżeli dla każdego ciągu (x n) zbieżnego do xo o wszystkich wyrazach x n < x q (lub o wszystkich wyrazach x n > xo), mamy lim f ( x n) = g (odpowiednio +00, - 00), gdzie g e IR.

n—>00

P unkt xq może, ale nie musi należeć do dziedziny funkcji / . Piszemy wtedy

lim f ( x ) — g (odpowiednio + 00, —00) X-*Xo

lub

lim f ( x ) = g (odpowiednio + 00, —00).

nr—

P r z y k ła d 1. lim - = —00. x—»0- x

P r z y k ła d 2. lim \ — +00.

X — 0 + x

Zamiast definicji w sensie Heinego można stosować (równoważne) definicje

w sensie Cauchy’ego:

R ys. 26. Ilustracja dla granicy równej O

Zamiast definicji w sensie Heinego można stosować definicje w sensie Cau- chy’ego:

A V A l/(*)- 5 l<e,

€ > 0 M > 0 x > M

f { x ) = J < = > / \ V f \ \f(x) ~ g \ < e -e> 0 M < 0 x < M

D e fin ic ja 4. Funkcja / dąży do +oo (odpowiednio —oo) przy x dążącym do +co, jeżeli dla każdego ciągu argumentów (xn ) dążącego do +oo, mamy

lim / ( x n ) = +oo (odpowiednio — oo).

n —>oo

Piszemy wtedy

lim f { x ) — +oo (odpowiednio — oo).

x—►-j-oo

P r z y k ła d 6. lim x 2 — +oo.

X — + + 0 0

Również i w tym przypadku zamiast definicji w sensie Heinego można stosować definicje w sensie Cauchy’ego:

.Ji& o = +oo ^ a v a /( * ) > M -M>0 N>0 x> N

aUmo/(*) = -oo«=> A V A m<M.

M < o iV <0 x < N

D e fin ic ja 5. Funkcja / cięi?/ do +oo (odpowiednio —oo) przy x dążącym do -o o , jeżeli dla każdego ciągu argumentów (x„) dążącego do - o o , mamy

lim f ( x n ) = +oo (odpowiednio — oo).

x—►4-oo

Piszemy wtedy

^lim ^ f ( x ) = +oo (odpowiednio — oo).

P r z y k ł a d 7. lim (—x) = +00.

Zachodzi następujące twierdzenie o granicach.

T w ie r d z e n ie 1. Jeżeli istnieją granice lim /( x ) i lim g(x), to

Analogiczne twierdzenia zachodzą dla granic lewostronnych i prawostronnych z gdy lim /

R ys. 27. Ilustracja zależności dla dowodu twierdzenia 2: |s n| to długość luku AC

Zatem

Stąd

czyli

gdyż

Stąd

czyli

1 , , 1 . i i

- s m |x n | < - \ x n \ < - t g |x „ |,

x n co s|x n | < s m |x n | < |xn |, sin x n

cos \xn \ < --- < 1, Xn

sin \xn \ sins,,

cos |x„| = 1 - 2 sin2 > 1 - 2 sin ^ > 1 - 2^

sm x n 1 — xn < --- < 1. Stąd na podstawie twierdzenia o trzech ciągach

sin x l i m ---= 1 x-*0 x c .n .d .

P r z y k ła d 10.

x—lim>o x = lim ( S - ? —"-') = 5 li

x —>0 V 5 x / x-lim lim

*0 5x «-*o u = 5,

49

gdzie u = 5x, więc jeżeli x —* O, to u —> 0.

Zadania

Wyznaczyć poniższe granice:

a) lim (—3x4 + 5x3 — 2x2 — x +15); b) lim (71- 6* - 5 * ) ; c) lim

X — * — O O X — + 0 0 X — ► — 0 0 A “1 ®

d ) il™ e ) £ m x ( V ^ T T - x ) ; f) Hm 3 ^ 1 = 2 ; g) lim ^ L ; x—* 2

h ) x l ™ 5 i} 1 ^ 3 j ) i 5 i k ) i™ 4 r a p i ; “ 2 1 t r i

ł ) # i f ; m ) ^ S ^ 2 ! n ) Um o) lim f ^ f f ± § ; p) lim r ) l i m ^ ; s) l i m - ^ ; t) lim f ja ff; u ) H m & f ; w) Um z s in I ;

y ) £ Ł ( W +1;

Odpowiedzi

a) - 00; b) +00; c) - 00; d) 0, e) ±; f) g) - 2 ; h) -2 5 ; i) -2 7 ; j) t=& = + 0 0 >x1™+ i i 7 = - ° ° ; k) ~ 6; 0 5; ł) tb; m ) ^ n ) 4;

o) i ; p) 3±; r) f ; s) 2; t) §; u) 1; w) 1; y) y/ł\ z) - 4 .

1.9. A sym p toty w ykresu funkcji

Załóżmy, że funkcja / jest określona w pewnym sąsiedztwie punktu xo na prostej Ox.

D e fin ic ja 1. P ro stą o równaniu x — xo nazywamy asymptotą pionową lewo­

stronną (prawostronną) wykresu funkcji / , jeżeli

lim_ f ( x ) = +00 (lub —00) (odpowiednio lim f ( x ) = +00 (lub “ <»))•

X — X „ X — x +

D e fin ic ja 2. P ro stą o równaniu x = x q,nazywamy asymptotą pionową obu­

stronną wykresu funkcji / , jeżeli jest ona jednocześnie asym ptotą pionową lewo­

stro n n ą i praw ostronną tego wykresu.

P r z y k ła d 1. P ro sta o równaniu x = - 1 jest asym ptotą praw ostronną wykresu funkcji f ( x ) = ln(x + 1), gdyż

lim ln(x + 1) = —oo.

1+

R ys. 28. Ilustracja asymptoty prawostronnej wykresu funkcji

P r z y k ła d 2. P rosta o równaniu x = O jest asym ptotą obustronną wykresu funkcji g(x) = gdyż

lim = lim -=■ = +oo.

x - * o - x z x -» 0 + x Ł

Rys. 29. Ilustracja asymptoty obustronnnej wykresu funkcji

D e fin ic ja 3. P ro stą o równaniu y — ax + b nazywamy asymptotą ukośną le­

wostronną (odpowiednio prawostronną) wykresu funkcji f określonej w przedziale

nieograniczonym, jeżeli

^ m J / W - {ax + 6)) = 0 ^odpowiednio lim (f ( x ) - (ax + b)) = o j .

D e fin ic ja 4. P ro stą o równaniu y = a x + b nazywamy asymptotą ukośną obu­

stronną wykresu funkcji f określonej w przedziale nieograniczonym, jeżeli jest ona jednocześnie asym ptotą ukośną lewostronną i praw ostronną tego wykresu.

A sym ptotą ukośna (jednostronna lub obustronna) wykresu funkcji nazywa się asymptotą poziomą wykresu funkcji przy a = 0.

Bezpośrednio z powyższych definicji otrzymujemy natychm iast wzory na współ­

czynniki asym ptoty ukośnej:

W yznaczyć asym ptoty wykresu funkcji:

a) f { x ) = 4 ^ ; b) <?(x) = 3j3- y +1; c) fc(*) = d) T(x) = ® f=ł.

Odpowiedzi

a) asym ptota pionowa: x = O, ukośna: y = 1;

b) asym ptota pionowa: x = 0, ukośna: y — 3x — 5;

Stąd funkcja / jest lewostronnie (odpowiednio prawostronnie) ciągła w punkcie xo € X wtedy i tylko wtedy, gdy spełnione są warunki:

W punkcie x = 1 funkcja / nie jest określona, w punkcie x = 2 funkcja ta jest lewostronnie ciągła, a w punkcie x = 3 nie jest spełniony warunek 3’ — funkcja / nie jest nawet jednostronnie ciągła. W punkcie x = 4 — jest lewostronnie ciągła.

R ys. 30. Wykres funkcji z przykładu 1

W arunek określający ciągłość funkcji / w punkcie x 0, tj.

lim f ( x ) = f ( x o),

X>Xq

jest równoważny następującem u warunkowi

lim i/(x 0 + h) = f ( x o).

n—>0

N atom iast warunek określający lewostronną (odpowiednio prawostronną) ciągłość funkcji / w punkcie xo

lim_ f ( x ) = f ( x 0) (odpowiednio lim f ( x ) = f (xo)),

X-*X0 x -> x +

jest równoważny następującem u warunkowi

lim f ( x o + h) — f ( x 0) (odpowiednio lim f ( x o + h) = f ( x 0)).

h—>0~ h—* 0+

W sensie Heinego funkcja jest ciągła w punkcie xo E X , jeżeli dla każdego ciągu argumentów (x n ) zbieżnego do xq odpowiadający mu ciąg wartości funkcji (f ( x n )) jest zbieżny do f ( x 0).

W sensie Cauchy’ego funkcja jest ciągła w punkcie xq e X , jeżeli

A V A \x ~ x°i <6 ^ x°)i <

e-o e-o a > e-o x € X

W sensie Heinego funkcja jest lewostronnie (odpowiednio prawostronnie) ciągła w punkcie i 0 e I , jeżeli dla każdego ciągu argumentów ( xn ) zbieżnego do x Q i takiego, że / \ x n < x q (odpowiednio f \ x n > x q ) odpowiadający mu ciąg

n € N n e N

wartości funkcji (f ( x n )) jest zbieżny do f { x o).

W sensie Cauchy’ego funkcja jest lewostronnie (odpowiednio prawostronnie) ciągła w punkcie xq £ X , jeżeli

T w ie r d z e n ie 4. (Darboux) Jeżeli funkcja f jest ciągła w przedziale (a\ b) c X , gdzie f { a ) < f (b) i s £ ( / ( a ) ; /(£>)), to istnieje co najmniej jeden punkt c € (a;b) taki, że f ( c) = s.

Jest to twierdzenie o przyjmowaniu wartości pośrednich.

Dla / ( a ) > f ( b) otrzymujemy twierdzenie Darboux w następującej wersji:

Jeżeli funkcja f jest ciągła w przedziale (a\b) C X , gdzie f {a) > f{b) i s €

€ ( / W ; /( « ) ) , to istnieje co najmniej jeden punkt c £ (a; 6) taki, że f ( c) = s.

Funkcjami ciągłymi w swoich dziedzinach są np.: wielomiany, funkcje wymier­

ne, potęgowe, wykładnicze, logarytmiczne, trygonom etryczne i cyklometryczne.

P r z y k ła d 1 . Zbadać ciągłość funkcji f ( x ) | * ’ x ^ jj’

Dziedziną tej funkcji jest zbiór X = E. Funkcja ta jest ciągła w E \{0}, gdyż ma ona w tym zbiorze postać f ( x ) = ^ = - 1 dla x < 0 i f ( x ) = ^ = - = 1 dla x > 0. Należy zatem zbadać ciągłość funkcji / w punkcie xq = 0. Mamy

f(x

o)

=

/(O)

= 1 ,

więc warunek 2 ciągłości funkcji jest spełniony. Ponadto

x - » x 0 x - * x Q x —>x0

lim f ( x ) = lim — = lim — = — 1

:— x — x —*Xn

| x |

lim f ( x ) — lim —

n— X—*x~}i %

czyli nie istnieje granica lim f ( x ) - warunek 1 ciągłości funkcji nie jest spełniony.

Zatem funkcja nie jest ciągła dla x 0 = 0 (chociaż jest w tym punkcie prawostronnie ciągła).

Ostatecznie badana funkcja jest ciągła w E \ {0}.

T w ie rd z e n ie 5. (o zachowaniu znaku) Jeżeli funkcja f jest ciągła w punkcie x 0 oraz f ( x o) < 0 (odpowiednio f { x 0) > 0), to istnieje takie otoczenie Q (x0,r ) ( r >

> 0), że dla każdego x G Q( xo, r) jest spełniona nierówność f ( x ) < 0 (odpowiednio

P r z y k ła d 2. Dla funkcji f ( x ) = x 3 - x, ciągłej w zbiorze E, z faktu, że / ( i ) = - | < 0 otrzymujemy, że f ( x ) < 0 dla każdego x z pewnego przedziału za­

wierającego i . Tym przedziałem jest (0; 1), gdyż f ( x ) x 3- x = x ( x - l ) ( x + l ) < 0 dla x £ ( 0 ; 1) oraz / ( 0 ) = /(1 ) = 0 .

f ( x ) > 0).

y

x

R ys. 33. Ilustracja twierdzenia o zachowaniu znaku

Z ad an ia 1. Zbadać ciągłość funkcji:

CO

; x < 1

* i ;

c a,

3. Uzasadnić, że istnieje rozwiązanie równania:

a) x 3 + x 2 + 2x - 8 = 0; b) ex = i .

c) lim y /ig x = y/ó — 0.

X— +0

1.11. Przykłady zastosowań funkcji jednej zm iennej, ciągów oraz relacji w naukach ekonom icznych

F u n k c je p o p y tu

Tórnąist [10] podał trzy typy funkcji popytu, gdzie y oznacza w ydatki a i — dochody.

a) y - a > 0, b > 0, x > 0 dla dóbr podstawowych,

b) y = f , o > 0, b > 0, x > c oraz y = 0 dla 0 < x < c dla dóbr wyższego rzędu,

c) y = a x ^§, a > 0, b > 0, x > c oraz y = 0 dla 0 < x < c dla dóbr luksusowych.

o c b + c x R ys. 36. Wykres funkcji Tornąista trzeciego typu

P rzykłady popytu (y) jako funkcji ceny dobra (x).

1. y = a + bx, a > 0, b < 0.

R ys. 37. Wykres popytu (y) jako funkcji ceny (x) w pierwszej wersji

2. y = k x a, a < 0, k > 0.

R ys. 38. Wykres popytu (y ) jako funkcji ceny (x) w drugiej wersji

3. y — k x ax, a < 0, k > 0.

o 1 x

e

R ys. 39. Wykres popytu (y) jako funkcji ceny (x) w trzeciej wersji

O p ro c e n to w a n ie lo k a t p ie n ię ż n y c h

P r z y k ła d 1. Lokata pieniężna w wysokości 10000 zł podlega oprocentowaniu po 12% rocznie w ciągu 2 lat. Obliczyć kapitał końcowy przy dopisywaniu odsetek do lokaty:

a) w końcu każdego roku;

b) w końcu każdego miesiąca;

c) w końcu każdego tygodnia;

d) w końcu każdego dnia;

e) w sposób ciągły.

Wzór na wysokość lokaty K„ przy oprocentowaniu n razy w roku, rocznej stopie równej p , po upływie t lat i lokacie początkowej w wysokości k to

Stąd obliczamy dla przypadków a)-e):

Ad a) K x = k ( l + rfa)* = 10000(1 + j§ ) 2 = 12544 zł.

Ad b) K n - fc(l + l ó f e) 12'2 = 10000(1 + I§ 5) 24 = 12697 zł.

Ad c) #52 = *(1 + T o f e ) 52'2 = 10000(1 + J o ) " 4 « 12709 zL

= kept/ 100 = lOOOOe12'2/100 w 12712 zł.

P l a n p r o d u k c ji i p la n k o n s u m p c ji, re la c ja p re fe re n c ji k o n s u m e n ta Do opisu planu produkcji lub konsumpcji można użyć przestrzeni wielowymia­

rowych. Jako przykład rozpatrzm y działanie piekarni [9],

Każdemu towarowi produkowanemu względnie wykorzystywanemu do produk­

cji w piekarni przypisuje się rzeczywistą oś E z ustaloną na osi jednostką w sposób następujący:

Dzienny plan produkcji można zapisać w postaci wektora

y = (200,100,3000,300, -5 0 0 , -2 5 0 , - 6 0 , - 1 , -4 0 , -2 5 ) € R10.

Ilości towarów produkowanych są wzięte ze znakiem dodatnim , a środków do pro­

dukcji - ujemnym. Przy systemie cen (w złotych) p przypisanemu każdemu koszy­

kowi towarów y € M10 :

Dzienny plan konsumpcji (towarów z tabeli 2) gospodarstwa domowego może przyjąć postać:

x = (0 ,1 ,8,2 ,2 ,0 ,0 ,1 0 ,1 , - 3 ) 6 R10.

Czas pracy w godzinach m a znak ujemny, a ilość konsumowanych towarów - d odat­

ni. Ogólnie biorąc, konsumenci działają w przestrzeni towarów Rl (l = 1 , 2 , 3 , . . . ) i zadanie każdego z nich polega na wyborze zawartości pewnego koszyka, czyli na realizacji planu działania zwanego wtedy planem konsumpcji. P lan konsumpcji Xi (i — 1, . . . , m ) i-tego konsum enta jest reprezentowany przez wektor w przestrze­

ni towarów t f (xi £ l 1), przy czym jego składowe dodatnie są to ilości towarów skonsumowanych, a składowe ujemne to nakłady w postaci wykonywanej pracy.

W przestrzeni Rl każdemu i-tem u konsumentowi (i = 1, . . . ,n ) przypisuje się dwuargumentową relację jego indywidualnych preferencji <7i C R21. Dla planów konsumpcji x }, x 2 € Rl zapis x licrix 2 oznacza, że plan konsumpcji x \ jest prefe­

rowany względem x 2.

D e fin ic ja 1. Relację er* C K2i nazywamy relacją preferencji (ź-tego konsumen­

ta) jeżeli jest ona zwrotna, przechodnia, spójna i domknięta.

Relacja preferencji porządkuje w odpowiedni sposób plany konsumpcji konsu­

menta.

ROZDZIAŁ II

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ

2.1. Definicja pochodnej i jej interpretacja

Załóżmy, że funkcja y = f ( x ) jest określona w pewnym przedziale (a; b) i że jeżeli xo € (a; 6), to xq + A x € (a; b), gdzie A x jest pewnym przyrostem zmiennej niezależnej x ( A x > 0 lub A x < 0). Przyrostowi Aa; odpowiada przyrost A y wartości funkcji / , tj.

A y = f ( x 0 + Ax) - f ( x o).

D e fin ic ja 1. Ilorazem różnicowym funkcji / w punkcie x 0 dla przyrostu Aa;

nazywamy iloraz

Ay _ f ( xo + Aa:) ~ f ( xo)

Aa; Aa;

R ys. 40. Interpretacja geometryczna ilorazu różnicowego funkcji

Iloraz różnicowy funkcji / w punkcie xq dla przyrostu A x równa się tangensowi 65

kąta, który tworzy sieczna A B z dodatnim zwrotem osi Ox.

Pochodna w danym punkcie jest równa tangensowi kąta, który tworzy styczna A C z dodatnim zwrotem osi Ox, gdyż przy Ax -> 0 punkt B zbliża się po wykresie

Dla xo = O, mamy

Przez X i oznaczamy zbiór wszystkich i e l , w których funkcja / jest różnicz-

W literaturze przedm iotu stosuje się następujące oznaczenia pochodnej:

V‘ f ( x ) (Lagrange), (Leibniz),

D y, D f ( x ) (Cauchy), y (Newton).

Znajdowanie pochodnej funkcji nazywa się różniczkowaniem funkcji. Dział m ate­

m atyki zajm ujący się pochodnymi, ich własnościami i zastosowaniami nazywa się rachunkiem różniczkowym.

D e fin ic ja 5. Funkcję / nazywamy różniczkowalną w zbiorze A, jeżeli ma ona skończoną pochodną w każdym punkcie tego zbioru.

Z ad an ia

K orzystając z definicji, wyznaczyć pochodną funkcji:

a) f ( x ) =x2 + 3x - 2 ; b) g(t) = cost; c) h{x) =

2 c o s ( x + sin ^ cos ( x + ^ ) sin ^

Wyznaczanie pochodnej na podstawie definicji jest zazwyczaj dość trudne. Du­

żo łatwiej można znajdować pochodne funkcji w oparciu o pewne twierdzenia i wzo­

Stąd dowolnymi funkcjami różniczkowalnymi we wspólnym zbiorze, to

f u \ ' u'v — uv'

(i)

A y _ “|x+Axl ~ _ u (x + Aa;)u(a: + A x ) - u(x )v(x ) _

D o w ó d . Przyrostowi argum entu A x ^ 0 odpowiada przyrost A y = f ( x + A x ) - f ( x )

zmiennej y. Otrzymujemy stąd

y + A y = f ( x + A x).

Zatem

f ~ l (y + A y ) - x + A x . Stąd

Aa: = f ~ 1(y + A y ) - f ~ \ y ) ) .

Ze względu na to, że funkcja f ~ l jest monotoniczna (rosnąca lub malejąca) i ciągła (bo jest różniczkowalna), mamy

A y ^ 0 i Ay —> 0, gdy A x ^ 0 i Aa: —> 0.

Zatem

A y _ f { x + Aa;) - / ( x) A y 1

Aa; Aa; f ~ l {y + A y ) - f ~ l {y)

Ay

Stąd

fi, \ v f { x + A x ) - f ( x )

f (x ) = J ™ --- WZ---— = 7317 1

Ax-*o A x Ą„_>n / ‘fa+ A y)-/"1^ ) ( f ~ 1{y))n gdzie y = / ( x).

c . n .d .

2.3. W zory rachunku pochodnych

Można udowodnić prawdziwość następujących wzorów:

1. (xa)' — a x a~ 1, x > 0, a £ R;

2. (sina;)' = cos a;;

3. (cos a;)' = - sinx;

4. (tga:)' = = tg2 a; + 1, c o s a :^ 0 ; 5. (c tg x )' = = — ctg2 a; — 1, sina: ^ 0;

6. (arcsina;)' = x £ ( -1; 1);

7. (arccosa:)' = - 7= ? ’ a; £ ( - 1 ; 1);

8. (arc tg x)' = 9. (arc ctg a;)' = 10. (e*)' = ex;

1 1. (ax)' = a1 ln a, a > 0;

12. (loga |a:|)' = i loga e, a > 0, a ± 1, x ^ 0; 13. (ln |* |); = £, i ^ O .

P r z y k ła d 1. (a:3 + 2a;2 - 7a: + 0,24)' = (a;3)' + 2(a;2)' - 7{x)' + (0,24)' =

= 3a;2 + 4a; - 7, X x = K.

P r z y k ła d 2. ( * ) ' = ' " " y ' = X , = K\

P r z y k ła d 3. (a rctg (x2 - 1))' = 1+ ( J _ 1)ł (a:2 - 1)' = -2x2+2 ’ X i ~ ®-P r z y k ła d 4. y = tg a;, f ' ( x ) — 1/ cos2 x, co sx ^ 0.

W tedy x = a r c tg y i (a rc tg y )' = ( / _1(y ))' = cos2 x = 1+txgż- = czyli

w 1

(arc tg y) =

P r z y k ła d 5. Dla y = (x - l ) sinx = e0n(*-i))sinx = esinxin(x-i); x > ^ mamy yi _ esmxin(x-i) ^ c o g jjin ^ - 1) + = (® — l ) sinx ^ cosx ln(a; - 1) + ~ “[)»

przy czym X \ = (l;o o ).

Zadania

1. Znaleźć pochodną funkcji:

a) y = 6a;5 - 2a:-4 + ln x; b ) y =2v/x 2 - ^ ; c) y = x x ; d) f ( x ) = e) g{x) = e4x2-6x+i. f) _ a rc tg i= £. g) _ 3x arcsina;;

h ) i(* ) =

2. Wyznaczyć równanie stycznej do wykresu funkcji /(a:) = x3 + 2a:2 + x i równoległej do prostej o równaniu y = x.

3. Znaleźć równania stycznych do wykresu funkcji y = x 2 przechodzących przez punkt (1; 0). Czy istnieją styczne do wykresu tej funkcji, które są do siebie równoległe ?

O d pow iedzi

c) y' = x x(ln a r+ 1 ), X x = R f ; d) / '( x ) = * 1 = R \ { | } ;

e) g'(x) = 2(4x - 3)e4x2- 6x+ \ = 1; f) h'{x) = X x = E \ { -1};

g) *'(x) = 3x ln 3 a rc sin x + ;y===?, -^l = ( - 1 ; 1);

h) f ( x ) = 2( i-x ) v 'i-x ’ ^ = (_ 0 °! !)•

2. y = x lub y = x + 1^ .

3. y = 0 i y = 4x — 4. Współczynnik kierunkowy dowolnej stycznej do wykresu funkcji y x 2 w punkcie o odciętej xq jest równy 2 x q , więc dla różnych x0 wartości tych współczynników są różne. Zatem nie istnieją różne styczne do tego wykresu, które są do siebie równoległe.

2.4. Różniczka funkcji

Niech funkcja y = /( x ) będzie różniczkowalna w punkcie

xo-D e fin ic ja 1. Różniczką funkcji y = /( x ) w punkcie xo dla przyrostu dx zmien­

nej x nazywamy iloczyn pochodnej tej funkcji w punkcie xo przez dowolny przyrost argum entu dx:

df{x o) = f ' ( x 0)dx.

Różniczka funkcji przedstawia główną część przyrostu funkcji.

Zatem /(x o + dx) « / ( x 0) + df(xo) = /(x o ) + f ( x 0)dx. Różniczkę można stosować do wyznaczania przybliżonych wartości funkcji.

P r z y k ła d 1. Niech f ( x ) = - z3 + x - 1, xq = 1, dx = 0,1. W tedy /( 1 ) =

= - 1 , f ' ( x ) = - 3 x2 + 1, czyli / ' ( l ) = - 2 . Stąd

/ (1,1) w —1 + (—2) • 0 ,1 = —1,2.

Zadania

1. Obliczyć różniczkę funkcji f ( x ) = sin x cos x w punkcie a;0 = 0 przy dx = 0,1.

2. Jaki błąd popełnia się przybliżając /( 1 ,5 ) przy pomocy wzoru /( 1 ,5 ) =

= / (1) + df( 1) dla funkcji f ( x ) = x 2 + x ? Odpowiedzi

1

.

0

,

1

.

2. 0,25.

2.5. Tw ierdzenia rachunku różniczkowego

T w ie rd z e n ie 1. (Rolle’a) Jeżeli funkcja f jest ciągła w przedziale domknię­

tym (a; 6) i różniczkowalna wewnątrz tego przedziału oraz na jego obu końcach przyjmuje tą samą wartość, to wewnątrz tego przedziału istnieje taki punkt c, że f'(c ) = 0.

D o w ó d . Funkcja f ( x ) jest określona i ciągła w przedziale (a; b) i dlatego zgodnie z twierdzeniem W eierstrassa, przybiera w tym przedziale zarówno wartość naj­

większą M jak i najm niejszą m. Mamy więc dwa przypadki:

1. M — m. W tedy w przedziale (a; b) funkcja f ( x ) zachowuje sta lą wartość.

Rzeczywiście, nierówność m < f ( x ) < M daje w tym przypadku f ( x ) = M dla wszystkich x; dlatego f ' ( x ) = 0w całym przedziale. Jako c można wziąć dowolny punkt z przedziału (a; b).

2. M > m . Wiemy, że funkcja osiąga obie te wartości, ponieważ jednak f(a ) =

= f(b), przynajm niej jedna z nich jest osiągnięta w pewnym punkcie między a i b.

W takim razie z twierdzenia F erm ata (patrz twierdzenie 4 w rozdziale 2.7) wynika, że pochodna / '( c ) w tym punkcie jest równa zeru.

c . n .d .

P r z y k ł a d 1. Niech f ( x ) = x 2, x € ( -1; 1). W tedy / ;(x) = 2x = 0 dla x =

= 0 € ( -1;1).

T w ie r d z e n ie 2. (Lagrange’a) Jeżeli funkcja f jest ciągła w przedziale (a; b) i różniczkowałna wewnątrz tego przedziału, to wewnątrz tego przedziału istnieje taki punkt c, że

m _ M .

o — a

Rys. 43. Ilustracja twierdzenia Lagrange’a P rzy / ( a ) = f(b) otrzymujemy twierdzenie Rolle’a.

D o w ó d . Wprowadźmy funkcję pomocniczą g(t) określoną wzorem m = f ( t ) - f ( a ) - m b l fa {a\ t - a ) .

Funkcja ta jest ciągła w przedziale domkniętym (a; b) i jest różniczkowałna we­

w nątrz tego przedziału oraz g'{t) = f ' ( t ) - . Ponadto g(a) = g(b) = 0. Zatem na podstawie twierdzenia Rolle’a istnieje taki punkt c € (a; b), że g'(c) = 0. Stąd

P r z y k ła d 2. Niech f ( x ) = x 3, x £ (0; 1). W tedy f ' ( x ) = 3x2, /(O) = O,

3. Czy można skorzystać z twierdzenia Lagrange’a w przypadku funkcji h(x) =

= 2 — Ina; w przedziale (1; e) ? Dla jakiego c £ (1; e) prawdziwy jest wzór h'(c) —

_ h( e) —h ( l )9 e —1

O dpow iedzi

1. Funkcja f { x ) nie jest różniczkowalna w i0 = 1 £ (0;2) i

Zatem na oba pytania odpowiedź jest negatywna.

2. Funkcja g{x) jest ciągła w przedziale domkniętym (0; 7r) i różniczkowalna.

W ewnątrz tego przedziału oraz na jego końcach przyjmuje równe wartości g(0) =

= d W — 0. Funkcja spełnia więc założenia twierdzenia Rolle’a; w istocie mamy 9' ( f ) = 0 .

3. Funkcja h(x) spełnia wszystkie założenia twierdzenia Lagrange’a i wzór jest prawdziwy dla c = e — 1.

2.6. Pochodne rzędów wyższych. T w ierdzenie Taylora

D e fin ic ja 1. Jeżeli funkcja / ' ma pochodną w zbiorze X2 C X \ , to tę pochodną nazywamy pochodną drugiego rzędu funkcji / w zbiorze X 2 i oznaczamy ją przez f " łu b

3*£-D e fin ic ja 2. Pochodną rzędu n funkcji / nazywamy pochodną pochodnej rzędu

P onadto przyjmujemy, że /W = / . Oznaczamy f W — / ' , f ( 2~> = / " , / ( 3) = Określamy zbiory X , X \ , X?, X 3, . . . jako dziedziny odpowiednio funkcji / oraz jej pochodnych / ' , / " , / ' " , . . . Zatem X D X i D X 2 D X 3 D . . .

P r z y k ł a d 1. Niech f ( x ) = ^ = x ~ \ x ^ 0. W tedy

Uogólnieniem twierdzenia Lagrange’a jest twierdzenie Taylora.

T w ie r d z e n ie 1. ( Taylora) Jeżeli funkcja f ma pochodne do rzędu n w prze­

dziale (xo;xQ + h), to wewnątrz tego przedziału istnieje taki punkt c, że f ( x ) = - a T 2, f" { x ) = 2x~3, . . . , f ^ ( x ) = ( - 1 )nn \ x - n~ 1

X = Xi = X% = ■■■ = X n = R \ {0}.

Twierdzenie to pozostaje prawdziwe również dla h < 0, tzn., gdy Xq + h jest początkiem, a i o - końcem przedziału. Jeżeli w równości

/ < * „ + k) = /(,„ > + n & h + O p U ’ + . . . +

To + h oznaczymy przez z, to otrzymamy wzór Taylora, czyli

f ( x ) = f ( x o) + f ^ ° ' - ^o) + t - y - (x - a;0)2 + . . . +

Resztą tego wzoru lub resztą Lagrange ’a nazywamy R n = ± - P - ( x - x 0)n .

n\

Jeżeli

c € (xo, rro + h) dla h > 0 lub c (E (a;o + h, £0) dla h < 0, to piszemy

c = xo + Oh = xq + 6{x — zo), gdzie 0 £ (0; 1).

W tedy mamy

n\

Przybliżając funkcję / wielomianem

K ^ , f ' ( x o ), ^ , /"(*<>), x2 , , / (n_1)(a:o),

/(* o ) + —j f ~ ( x ~ *o) + ■ gj....(a: - ^o) + . . . + - ^ — j-y p (z - z 0) \ popełniamy błąd równy wartości bezwzględnej reszty R n . Jeżeli lim R n = 0, to

n —► oo

można obliczyć wartość f ( x ) z dowolną dokładnością.

Jeśli we wzorze Taylora przyjmiemy xq — 0 i h = x, to otrzym am y wzór nazywany wzorem M acLaurina, tj.

gdzie

Rn = —"--j— a;n , 0€ ( O ;1).

n!

P r z y k ła d 2. Dla funkcji / ( i ) = ex , otrzymujemy f ^ ( x ) = ex , skąd /^ fc^(0) =

= 1 dla A: = 1 ,2 ,3 ,... Zatem

Stąd

e _ 1 + n + l + + ( ^ r i j ! + ^ ! e0’ e S € ( 1 ; 3 ) -a więc

R - e- < 3 Rn ~ n\ < n!

i np. dla ra = 5 błąd wyznaczenia e jest mniejszy niż ^ — 0 ,025. Zatem

e W l + T ! + i + 5 ! + l ! = 2 ’ 708(3K± 0 ’025)-a biorąc n = 8, otrzym am y Jy < 0,000075, czyli

e ~ 1 + l ! + ^ ! + l + 5 ! + K !+ ^ ! + ^ ! =" 2’ 718(253968)(±0> 000075).

Z ad a n ia 1. Sprawdzić, czy funkcja y spełnia warunek:

a) 2(y')2 = y "(y - 1), gdzie y = §=§; b) y" = y'y dla y = eTsina:.

2. Napisać wzór M acLaurina dla funkcji:

a) f ( x ) = sina;; b) g(x) = ln (l + a;); c) h(x) — e ~ f . 3. K orzystając z poprzedniego zadania wyznaczyć:

a) s i n i z dokładnością do 0,001; b) l n2 z dokładnością do 0,1.

O dpow iedzi

1. a) tak; b) nie.

2. a) sina; = x — £ + §f + . . . + ( - l ^ - i ^ g ^ +

Rn — *

sin (fe + kn), n — 2k,

lfk+i)\ sin (@x + fe7r + | ) , n = 2f c + l ;

b) In (l + x ) = x - ^ + £ + ... + ( -1) " ; c) e ~ f = 1 - |a ; + + . . . + ( - 1 7 1

W a), b) i c) n, A: = 1 ,2 ,3 , .. . i 6 e (0; 1).

3. a) sin 1 ^ 0,842; b) ln 2 w 0,9.

2.7. Ekstremum funkcji

Niech funkcja / będzie określona w zbiorze X , w którym zawarte jest otoczenie Q punktu x 0 o prom ieniu r > 0 (Q(xo,r) = (xo - r; xq + r)).

D e fin ic ja 1. Funkcja / m a w punkcie x 0 maksimum (odpowiednio m in im u m ) lokalne, jeżeli istnieje takie otoczenie Q (xo,r), w którym

f \ f { x ) < f { x o) (odpowiednio f \ / ( x) > / ( x 0)).

x € Q Q

D e fin ic ja 2. Funkcja / m a w punkcie xo maksimum (odpowiednio minimum) lokalne właściwe, jeżeli istnieje takie sąsiedztwo S ( x 0,r) = Q (x 0,r) \ {x0}, w któ­

rym

f \ f (x ) < f ( x o) (odpowiednio f \ f ( x ) > f { x 0)).

zes xeQ

M aksima i m inim a lokalne nazywamy ekstremami lokalnymi lub krótko eks­

tremami. Są to pojęcia związane z odpowiednio małym i otoczeniami punktu x 0.

Z kolei największa i najm niejsza wartość funkcji oznaczają pojęcia globalne, gdyż są one określone dla całej dziedziny funkcji lub przedziału domkniętego — pod­

zbioru tej dziedziny.

D e fin ic ja 3. Funkcja / przyjmuje w przedziale (a; b) wartość największą (od­

powiednio najmniejszą), jeżeli istnieje punkt xq € (a; b) taki, że f \ f ( x ) < f ( x 0) (odpowiednio f \ f ( x ) > f ( x 0)).

xe(a;b) x€(a\b)

P r z y k ła d 1. Funkcja y = f ( x ) (por. wykres n a rys. 44) m a w przedziale ( - 1 ; 4) maksimum właściwe w punkcie x \ = 1, minimum w x2 = 3, wartość największą w i3 = 4 oraz wartość najm niejszą w 14 = - 1.

81

T w ie r d z e n ie 1 . (Fermata) Jeżeli funkcja f jest różniczkowalna w punkcie x q

i ma w tym punkcie ekstremum, to f ' ( x o) = 0.

D o w ó d . Załóżmy, że funkcja / m a maksimum w punkcie a:0. W tedy istnieje oto­

czenie Q tego punktu o promieniu r > 0, takie że

A f (x ) < / M , czyli A f ( x ) - f ( x 0) < 0,

x € Q x € Q

stąd < o, gdy 0 < x - x 0 < r i > 0, gdy - r < x - x 0 < 0. Zatem

lim ~ '< * “> < 0 i ]im / W ~ / f a ) 0 ,

x — x + X - X0 x — x “ X - X 0

Obie te granice rów nają się pochodnej f ' ( x 0) (bo ona istnieje!). Zatem f { x 0) < 0 i f ' { x 0) > 0, czyli

/ '( x 0) = 0.

Dowód dla funkcji / mającej minimum w punkcie jest analogiczny, c . n .d .

Twierdzenie F erm ata określa warunek konieczny istnienia ekstremum funkcji różniczkowalnej w punkcie x 0, tzn. f ' ( x 0) = 0. W arunek ten nie jest jednak wa­

runkiem wystarczającym .

P r z y k ł a d 2. Funkcja f ( x ) = z2 m a pochodną f ' ( x ) = 2z i /'(a;) = 0 dla

xq = 0 i w punkcie xq0 jest minimum.

P r z y k ła d 3. Dla funkcji g(x) = a:3, mamy ^'(a;) = 3a:2 i g'(x) = 0 dla x 0 = 0, ale w punkcie xq = 0 funkcja g nie m a ekstremum.

Zauważmy, że funkcja może mieć ekstremum w punkcie, w którym nie jest różniczkowalna.

P r z y k ła d 4. Funkcja / ( x) = |a:| m a minimum w punkcie x0 = O, w którym nie m a pochodnej.

R ys. 46. Ilustracja przykładu 4

Okazuje się, że funkcja / może mieć ekstremum tylko w punktach, w których jej pochodna f istnieje i zeruje się lub w których ta pochodna nie istnieje.

D e fin ic ja 5. Punktami stacjonarnymi funkcji / nazywamy wartości x, dla któ­

rych f '( x ) = 0 lub f '( x ) nie istnieje.

T w ie rd z e n ie 2. (pierwszy warunek wystarczający istnienia ekstremum) Jeżeli funkcja f jest różniczkowalna w sąsiedztwie S (xq, r)(r > 0) punktu stacjonarnego

zq oraz

f ( x ) > 0 dla x Q - r < x < x 0 i f { x ) < 0 dla x 0 < x < x0 + r

(odpowiednio f { x ) < 0 dla xq — r < x < xq i f ' ( x ) > 0 dla xq < x < xq + r), to w punkcie xq funkcja / ma maksimum (odpowiednio minimum) właściwe.

D o w ó d (dla minimum; dowód dla maksimum jest analogiczny). Załóżmy, że x &

6 S ( x 0, r ) = Q (x 0,r) \ { x 0} (r > 0). W przedziale o końcach x 0 i x funkcja / spełnia założenia twierdzenia Lagrange’a. Stąd

f ( x ) - f { x o) = f ' ( c ) ( x - x o).

Zatem iloczyn /'( c ) ( x - x 0) jest dodatni, gdyż dla x < x 0 obydwa jego czynniki są ujemne, a dla x > xo — dodatnie. Stąd dla każdego x € S ( x Q,r) zachodzi warunek f ( x ) - f { x o) > 0, czyli funkcja / m a minimum właściwe.

c .n .d .

Na poniższych rysunkach przedstawiona jest interpretacja pierwszego warunku wystarczającego dla istnienia ekstremum.

R ys. 47. Interpretacja dla maksimum Rys. 48. Interpretacja dla minimum

P r z y k ła d 5. Znaleźć ekstrem a funkcji f ( x ) = x > O, X = (0; oo). O trzy­

mujemy

t u \ x x ~ lna; 1 - ln x ,,

f W --- = — ^2— , * i = (0; oo).

Stąd kolejno f ( x ) = 0 dla 1 - Ina: = 0, czyli a;0 = e, f ' ( x ) > 0 dla 1 - Ina; >

> 0, czyli 0 < x < e, f ' ( x ) < 0 dla 1 - Ina: < 0, czyli x > e.

Zatem funkcja / m a w punkcie x 0 = e maksimum o wartości f ( e ) = i , gdyż przy przejściu przez ten punkt f zmienia znak z dodatniego n a ujemny i zeruje się w xq.

T w ie r d z e n ie 3. (drugi warunek wystarczający istnienia ekstremum) Jeżeli funkcja f ma w otoczeniu Q (x 0,r) (r > 0) pierwszą i drugą pochodną ( / ' i f " ) ciągłą w punkcie xq oraz f ' ( x o) = 0 i f ( x o ) / 0, to funkcja f ma w punk­

cie maksimum (odpowiednio minimum) właściwe, gdy f " ( x 0) < 0 ( odpowiednio f " ( x o) > 0).

D o w ó d (dla maksimum; dowód dla minimum jest analogiczny). Funkcja / spełnia założenia twierdzenia Taylora i ponadto f ' ( x 0) = 0. Zatem

f ( x ) - f ( z o ) = - * o )2

D o w ó d (dla minimum; dowód dla maksimum jest analogiczny). W zór Taylora dla funkcji / m a postać:

/ ( * ) = / M + - *„) + - *„)’ +

r + ^ < ~ . )"•

gdzie c £ (xo; a:) lub c € (z; xq). Uwzględniając założenie f ' ( x o) = f" (x o ) = . . . =

— f (-n~ 1\ x o ) ■ 0, otrzymujemy

f ( x ) - f ( x o) = ^—^~ ^-(x - x 0)n i c £ (x q-,x)lub c 6 (x;xo).

Niech f ( n\ x0) > 0. Skoro f {n) jest ciągła w punkcie x 0, to istnieje sąsiedztwo S =

= S( xo, r), gdzie r > 0, takie że / \ / (n)(z) > 0. Stąd mamy / \ f ( x ) - f ( x 0) > 0.

x 6s x e S

Zatem / \ / ( z ) > f(x o ) , czyli funkcja / m a minimum właściwe w punkcie xq. x£S

c . n .d .

P r z y k ła d 7. Dla /(a;) = x 4 otrzymujemy

f ( x ) = 4 z3 /'( 0 ) = 0, /" ( * ) = I2 x 2, / " (0) = 0, f " ( x ) = 24x, / " ' (0) = 0, / (4)(a:) = 24, / (4)(0) = 24 > 0.

Stąd funkcja / m a minimum w xq = 0.

Z ad a n ia

W yznaczyć przedziały monotoniczności i ekstrem a funkcji:

a) f ( x ) = s l n x ; b) g(x) = x 2e~x \ c) h(x) = ; d) i{x) = x 3 + 3x2 - 9x - 2; e) j(x ) = f) A:(i) = g) /(a:) = -^i+ x ; h) /(a:) = x —

i) m(a:) — x 4 - 2x2 + 1; j) n(x ) =

O dpow iedzi

a) Funkcja rosnąca w (0; i ) , m alejąca w ( i ; +oo), minimum w i;

b) Funkcja rosnąca w (0; 2), malejąca w (-o o ;0 ) oraz w (2;+oo), minimum w 0 i maksimum w 2;

c) Funkcja rosnąca w ( -00; - 1 ) oraz w (l;+ o o ), malejąca w (—1;0) oraz w (0; 1), maksimum w - 1 oraz minimum w 1;

d) funkcja rosnąca w ( -00; - 3 ) oraz w (1; +00), m alejąca w ( - 3 ; 1), maksimum w —3 oraz minimum w 1;

e) funkcja rosnąca w ( -00; 0) i malejąca w (0; +00), maksimum w 0; f) funkcja rosnąca w ( -00; 1) i malejąca w (1; +00), maksimum w 1; g) funkcja malejąca w ( -1; +00), nie ma ekstremum;

h) funkcja rosnąca w ( -00; - 2) oraz w (0; +00), malejąca w ( -2; 0), maksimum w - 2;

i) funkcja rosnąca w ( -1; 0) oraz w (1; +00), malejąca w ( -00; - 1) oraz w (0; 1), minimum w —1 oraz w 1, maksimum w 0;

j) funkcja rosnąca w (0; e) i malejąca w (e; +00), maksimum w e.

2.8. W ypukłość, w klęsłość i punkty przegięcia krzywej

D e fin ic ja 1. Wykres funkcji f jest wypukły (odpowiednio wklęsły) w punk­

cie x o wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje sąsiedztwo x q takie, że w każdym punkcie tego sąsiedztwa wykres ten leży powyżej (odpowiednio poniżej) swej stycznej s w punkcie x q .

R ys. 50. Ilustracja wypukłości

D e fin ic ja 2. Wykres funkcji f jest wypukły (odpowiednio wklęsły) w prze­

dziale (a;b), jeżeli jest wypukły (odpowiednio wklęsły) w każdym punkcie tego przedziału.

Zamiast „wykres funkcji / jest wypukły” mówi się również „funkcja / jest wypukła” .

T w ie rd z e n ie 1. Jeżeli / " ( x) > 0 (odpowiednio f''{ x ) < 0) dla każdego x G G (a; 6), to wykres funkcji f jest wypukły (odpowiednio wklęsły) w przedziale (a;b).

D o w ó d . Niech funkcja / m a w otoczeniu punktu xq dwie pierwsze pochodne ciągłe. Na mocy wzoru Taylora mamy

f ( x o + h ) ~ f { x o) - ± f ( x o) = £ f " ( x o + 9h).

Wykreślmy styczną do krzywej y = / ( x) w punkcie x q. Jej równanie ma postać V — f ( x o) + f'( x o ) ( x - xo), więc dla x — x 0 + h mamy O A = f ( x 0) + h f ' ( x 0).

Ponieważ f ( x o + h) = O B , więc

O B - CM = i / i 2/" ( ^ o + Stąd

^ / " ( f F o + Wi).

Znak prawej strony tej równości dla h ± 0 zależy tylko od znaku pochodnej f " ( x 0+

+9h) i pochodna ta jest dla małych |/i| dodatnia, gdy f " ( x 0) > 0, a ujemna, gdy f " ( x 0) < 0.

c . n .d .

P r z y k ła d 1. f ( x ) = x 3, f '{ x ) = 3x2, f " { x ) = 6x < 0 dla x < 0 i f ' ( x ) > 0 dla x > 0. Zatem funkcja f ( x ) — x 3 jest wklęsła w M_, a w ypukła w E + .

D e fin ic ja 3. P u n k t x q nazywamy punktem przegięcia funkcji f , jeżeli oddziela on część w ypukłą jej wykresu od części wklęsłej.

P r z y k ł a d 2. Dla funkcji f { x ) = x 3 mamy /"(O ) = 0, f " { x ) < 0 dla x < 0 i f " ( x ) > 0 dla x > 0.

Zatem punkt xo — 0 jest punktem przegięcia funkcji f ( x ) = x 3.

Niech funkcja / m a ciągłą drugą pochodną w otoczeniu punktu x 0. Zachodzą wtedy następujące twierdzenia.

T w ie r d z e n ie 2. Jeżeli punkt xq jest punktem przegięcia funkcji f , to f " ( x o) =

= 0.

D o w ó d . Załóżmy, że f " ( x o) ^ 0. W tedy na podstawie twierdzenia 1.10.5 funkcja ciągła f " m a stały znak w pewnym otoczeniu punktu xo, czyli funkcja / jest wypukła ( f " { x 0) > 0) lub wklęsła ( f " { x 0) < 0) w tym otoczeniu punktu x 0.

Zatem wykres funkcji / nie m a punktu przegięcia w punkcie x 0.

c.n.d.

Nie jest to jednak warunek wystarczający.

P r z y k ła d 3. Niech f ( x ) = z 4. W tedy / ' ( x) = 4x3, / " ( x) = 12x2, /" ( 0 ) = 0 i f " ( x ) > 0 dla każdego x ± 0.

R ys. 53. Ilustracja niewystarczalności dla twierdzenia 2

W punkcie xq = 0 funkcja f ( x ) = x4 nie m a jednak punktu przegięcia.

T w ie r d z e n ie 3. Warunkiem wystarczającym istnienia punktu przegięcia funk­

cji f w punkcie xq jest zmiana znaku f " przy przejściu przez xq, tzn.

f " ( x ) < 0 dla x < xo, f " ( x ) — 0 dla x = xq i f " { x ) > 0 dla x > xq, lub

/ " ( x) > 0 dla x < x 0, f " { x ) — 0 dla x — xq i f " ( x ) < 0 dla x > xq, dla dowolnego x należącego do pewnego sąsiedztwa S (x o ,r) (r > 0).

D o w ó d . W przypadku f " ( x ) < 0 dla x < aro, f " ( x ) = 0 dla x = xo, f " ( x ) > 0 dla x > xo funkcja / jest wklęsła w przedziale (x q —r ; x o), a w ypukła w przedziale (so! x o + r ) ■ Zatem funkcja / m a punkt przegięcia w xq.

W drugim przypadku rozumowanie jest analogiczne.

W drugim przypadku rozumowanie jest analogiczne.

Powiązane dokumenty