Loading [MathJax]/jax/element/mml/optable/GreekAndCoptic.js
Skip to main content
Library homepage
 
Global

2.4: Kuendelea

  • Edwin “Jed” Herman & Gilbert Strang
  • OpenStax

Malengo ya kujifunza
  • Eleza masharti matatu ya mwendelezo katika hatua.
  • Eleza aina tatu za discontinuities.
  • Eleza mwendelezo juu ya muda.
  • Weka theorem kwa mipaka ya kazi za composite.
  • Kutoa mfano wa theorem ya thamani ya kati.

Kazi nyingi zina mali ambayo grafu zao zinaweza kufuatiliwa na penseli bila kuinua penseli kutoka ukurasa. Kazi hizo zinaitwa kuendelea. Kazi nyingine zina pointi ambazo mapumziko katika grafu hutokea, lakini kukidhi mali hii kwa vipindi vilivyomo katika vikoa vyao. Wao ni kuendelea juu ya vipindi hivi na inasemekana kuwa na discontinuity katika hatua ambapo mapumziko hutokea.

Tunaanza uchunguzi wetu wa mwendelezo kwa kuchunguza nini maana kwa kazi ya kuwa na mwendelezo katika hatua. Intuitively, kazi inaendelea kwa hatua fulani ikiwa hakuna mapumziko katika grafu yake wakati huo.

Mwendelezo katika Point

Kabla ya kuangalia ufafanuzi rasmi wa nini maana ya kazi kuwa endelevu kwa hatua, hebu fikiria kazi mbalimbali ambazo zinashindwa kukidhi dhana yetu ya angavu ya maana ya kuendelea kwa hatua. Kisha tunaunda orodha ya hali zinazozuia kushindwa vile.

Kazi yetu ya kwanza ya maslahi inavyoonekana katika Kielelezo2.4.1. Tunaona kwamba grafu yaf(x) ina shimo katikaa. Kwa kweli,f(a) ni undefined. Kwa uchache sana,f(x) kwa kuwa kuendelea saaa, tunahitaji hali ifuatayo:

i.f(a) hufafanuliwa

Grafu ya kazi inayoongezeka ya mstari f (x) ambayo huvuka mhimili x kutoka quadrant tatu hadi roboduara mbili na ambayo huvuka mhimili y kutoka roboduara mbili hadi roboduara moja. Hatua kubwa kuliko sifuri ni alama kwenye mhimili x. uhakika juu ya kazi f (x) juu ni mduara wazi; kazi si defined katika.
Kielelezo2.4.1: kazif(x) si kuendelea kwaa sababuf(a) ni undefined.

Hata hivyo, kama tunavyoona katika Kielelezo2.4.2, hali hii peke yake haitoshi kuhakikisha kuendelea kwa uhakikaa. Ingawaf(a) hufafanuliwa, kazi ina pengo katikaa. Katika mfano huu, pengo lipo kwa sababulimxaf(x) haipo. Ni lazima kuongeza hali nyingine kwa ajili ya mwendelezo katikaa -yaani,

ii. limxaf(x)ipo

Grafu ya kazi ya kipande f (x) na sehemu mbili. Sehemu ya kwanza ni kazi inayoongezeka ya mstari inayovuka kutoka quadrant tatu hadi quadrant moja kwa asili. Hatua kubwa kuliko sifuri ni alama kwenye mhimili x. Kwa fa. kwenye sehemu hii, kuna mduara imara. Sehemu nyingine pia ni kazi inayoongezeka ya mstari. Ipo katika roboduara moja kwa maadili ya x kubwa kuliko a. x = a, sehemu hii ina mduara wazi.
Kielelezo2.4.2: kazif(x) si kuendelea kwaa sababulimxaf(x) haipo.

Hata hivyo, kama tunavyoona katika Kielelezo2.4.3, hali hizi mbili kwa wenyewe hazihakikishi kuendelea kwa hatua. Kazi katika takwimu hii inatimiza masharti yetu mawili ya kwanza, lakini bado haiendeleia. Lazima tuongeze hali ya tatu kwenye orodha yetu:

iii. limxaf(x)=f(a)

Grafu ya kazi ya kipande na sehemu mbili. Sehemu ya kwanza ni kazi inayoongezeka ya mstari inayovuka mhimili x kutoka quadrant tatu hadi roboduara mbili na ambayo huvuka mhimili y kutoka roboduara mbili hadi roboduara moja. Hatua kubwa kuliko sifuri ni alama kwenye mhimili x. Kwa hatua hii, kuna mduara wazi kwenye kazi ya mstari. Sehemu ya pili ni hatua katika x=a juu ya mstari.
Kielelezo2.4.3: kazif(x) si kuendelea kwaa sababulimxaf(x)f(a).

Sasa tunaweka orodha yetu ya masharti pamoja na kuunda ufafanuzi wa kuendelea kwa hatua.

Ufafanuzi: Kuendelea katika Point

kazif(x) ni kuendelea katika hatua akama na tu kama zifuatazo hali tatu ni kuridhika:

  1. f(a)hufafanuliwa
  2. limxaf(x)ipo
  3. limxaf(x)=f(a)

Kazi ni discontinuous katika hatuaa kama inashindwa kuendelea katikaa.

Utaratibu unaofuata unaweza kutumika kuchambua mwendelezo wa kazi kwa hatua kwa kutumia ufafanuzi huu.

Mkakati wa Kutatua Matatizo: Kuamua Kuendelea kwa Point
  1. Angalia ili uone ikiwaf(a) inafafanuliwa. Ikiwaf(a) haijulikani, hatuhitaji kwenda zaidi. kazi si kuendelea katikaa. Kamaf(a) ni defined, kuendelea hatua 2.
  2. kukokotoalimxaf(x). Katika hali nyingine, tunaweza kuhitaji kufanya hivyo kwa kompyuta ya kwanzalimxaf(x) nalimxa+f(x). Ikiwalimxaf(x) haipo (yaani, sio namba halisi), basi kazi haiendeleia na tatizo linatatuliwa. Ikiwalimxaf(x) ipo, kisha endelea hatua ya 3.
  3. Linganishaf(a) nalimxaf(x). Ikiwalimxaf(x)f(a), basi kazi haiendeleia. ikiwalimxaf(x)=f(a), basi kazi inaendeleaa.

Mifano mitatu ijayo inaonyesha jinsi ya kutumia ufafanuzi huu ili kuamua kama kazi inaendelea kwa hatua fulani. Mifano hii inaonyesha hali ambayo kila hali ya kuendelea katika ufafanuzi kufanikiwa au kushindwa.

Mfano2.4.1A: Determining Continuity at a Point, Condition 1

Kutumia ufafanuzi, onyesha kama kazif(x)=x24x2 inaendeleax=2. Thibitisha hitimisho.

Suluhisho

Hebu tuanze kwa kujaribu kuhesabuf(2). Tunaweza kuona kwambaf(2)=0/0, ambayo ni undefined. Kwa hiyo,f(x)=x24x2 ni discontinuous kwa2 sababuf(2) ni undefined. Grafu yaf(x) inavyoonekana kwenye Kielelezo2.4.4.

Grafu ya kazi iliyotolewa. Kuna mstari unaovuka mhimili x kutoka roboduara tatu hadi roboduara mbili na ambayo huvuka mhimili y kutoka roboduara mbili hadi roboduara moja. Katika hatua katika quadrant moja, kuna mduara wazi ambapo kazi haijafafanuliwa.
Kielelezo2.4.4: kazif(x) ni discontinuous kwa2 sababuf(2) ni undefined.
Mfano2.4.1B: Determining Continuity at a Point, Condition 2

Kutumia ufafanuzi, onyesha kama kazif(x)={x2+4,ifx34x8,ifx>3 inaendeleax=3. Thibitisha hitimisho.

Suluhisho

Hebu tuanze kwa kujaribu kuhesabuf(3).

f(3)=(32)+4=5.

Hivyo,f(3) hufafanuliwa. Kisha, tunahesabulimx3f(x). Ili kufanya hivyo, tunapaswa kuhesabulimx3f(x) nalimx3+f(x):

limx3f(x)=(32)+4=5

na

limx3+f(x)=4(3)8=4.

Kwa hiyo,limx3f(x) haipo. Hivyo,f(x) si kuendelea katika 3. Grafu yaf(x) inavyoonekana kwenye Kielelezo2.4.5.

Grafu ya kazi iliyopewa kipande, ambayo ina sehemu mbili. Ya kwanza ni parabola ya ufunguzi ya chini ambayo ni ya kawaida kuhusu mhimili y. Vertex yake iko kwenye mhimili y, mkubwa kuliko sifuri. Kuna mduara uliofungwa kwenye parabola kwa x=3. Sehemu ya pili ni kazi inayoongezeka ya mstari katika quadrant ya kwanza, ambayo ipo kwa maadili ya x 3. Kuna mduara wazi mwishoni mwa mstari ambapo x itakuwa 3." src="https://math.libretexts.org/@api/dek...2347/2.4.2.png">
Kielelezo2.4.5: kazif(x) si kuendelea katika 3 kwa sababulimx3f(x) haipo.
Mfano2.4.1C: Determining Continuity at a Point, Condition 3

Kutumia ufafanuzi, onyesha kama kazif(x)={sinxx,if x01,if x=0 inaendeleax=0.

Suluhisho

Kwanza, angalia kwamba

f(0)=1

Ifuatayo,

limx0f(x)=limx0sinxx=1.

Mwisho, kulinganishaf(0) nalimx0f(x). Tunaona kwamba

f(0)=1=limx0f(x).

Kwa kuwa zote tatu ya masharti katika ufafanuzi wa mwendelezo ni kuridhika,f(x) ni kuendelea katikax=0.

Zoezi2.4.1

Kutumia ufafanuzi, onyesha kama kazif(x)={2x+1,if x<12,if x=1x+4,if x>1 inaendeleax=1. Ikiwa kazi haiendelei saa 1, onyesha hali ya kuendelea kwa hatua ambayo inashindwa kushikilia.

Kidokezo

Angalia kila hali ya ufafanuzi.

Jibu

fsi kuendelea kwa1 sababuf(1)=23=limx1f(x).

Kwa kutumia ufafanuzi wa kuendelea na theorems zilizoanzishwa hapo awali kuhusu tathmini ya mipaka, tunaweza kusema theorem ifuatayo.

Theorem2.4.1: Continuity of Polynomials and Rational Functions

Polynomials na kazi za busara zinaendelea kila wakati katika vikoa vyao.

Ushahidi

Hapo awali, tulionyesha kwamba ikiwap(x) naq(x) ni polynomials,limxap(x)=p(a) kwa kila polynomialp(x) na kwa muda mrefulimxap(x)q(x)=p(a)q(a) kamaq(a)0. Kwa hiyo, polynomials na kazi za busara zinaendelea kwenye vikoa vyao.

Sasa tunatumia Theorem2.4.1 kuamua pointi ambazo kazi ya busara iliyopewa inaendelea.

Mfano2.4.2:Continuity of a Rational Function

Kwa maadili gani ya xf(x)=x+1x5 yanaendelea?

Suluhisho

Kazi ya busaraf(x)=x+1x5 inaendelea kwa kila thamani yax isipokuwax=5.

Zoezi2.4.2

Kwa maadili ganixf(x)=3x44x2 yanaendelea?

Kidokezo

Tumia mwendelezo wa Polynomials na Kazi za busara zilizotajwa hapo juu.

Jibu

f(x)ni kuendelea katika kila idadi halisi.

Aina ya Discontinuities

Kama tulivyoona katika Mfano2.4.1A na Mfano2.4.1B, discontinuities kuchukua mechi mbalimbali. Sisi kuainisha aina ya discontinuities tumeona hadi sasa kama discontinuities kutolewa, discontinuities usio, au kuruka discontinuities. Intuitively, discontinuity kutolewa ni kukomesha ambayo kuna shimo katika grafu, kuruka discontinuity - noninfinite discontinuity ambayo sehemu ya kazi si kukutana, na kutokuwepo usio - discontinuity iko katika dalili ya wima. Kielelezo2.4.6 unaeleza tofauti katika aina hizi za discontinuities. Ingawa maneno haya hutoa njia nzuri ya kuelezea aina tatu za kawaida za discontinuities, kukumbuka kwamba sio discontinuities zote zinafaa vizuri katika makundi haya.

Grafu tatu, kila kuonyesha discontinuity tofauti. Ya kwanza ni kukomesha kutolewa. Hapa, kazi iliyotolewa ni mstari na mteremko mzuri. Katika hatua x=a, ambapo a 0, kuna mduara wazi kwenye mstari na mduara uliofungwa vitengo vichache juu ya mstari. Ya pili ni kuacha kuruka. Hapa, kuna mistari miwili yenye mteremko mzuri. Mstari wa kwanza upo kwa x<=a, na wa pili upo kwa x>a, ambapo a> 0. Mstari wa kwanza unaishia kwenye mduara imara ambapo x=a, na pili huanza vitengo chache hadi na mduara wazi katika x=a. aina ya tatu discontinuity ni usio discontinuity. Hapa, kazi ina sehemu mbili kutengwa na asymptote x =a. sehemu ya kwanza ni Curve kunyoosha pamoja mhimili x kwa 0 kama x inakwenda infinity hasi na pamoja mhimili y infinity kama x inakwenda sifuri. Sehemu ya pili ni safu inayoelekea kando ya mhimili y hadi infinity hasi kama x inakwenda sifuri na kando ya mhimili x hadi 0 kama x inakwenda infinity." style="width: 975px; height: 315px;" width="975px" height="315px" src="https://math.libretexts.org/@api/dek...02_04_006.jpeg">
Kielelezo2.4.6: Discontinuities ni classified kama (a) kutolewa, (b) kuruka, au (c) usio.

Discontinuities hizi tatu hufafanuliwa rasmi kama ifuatavyo:

Ufafanuzi

Kamaf(x) ni discontinuous wakatia, huo

1. fina discontinuity removable katikaa kamalimxaf(x) ipo. (Kumbuka: Tunaposema kwambalimxaf(x) ipo, tunamaanisha kwambalimxaf(x)=L, wapiL namba halisi.)

2. fina kuruka discontinuity katikaa kamalimxaf(x) nalimxa+f(x) wote zipo, lakinilimxaf(x)limxa+f(x). (Kumbuka: Tunaposema kwambalimxaf(x) nalimxa+f(x) zote mbili zipo, tunamaanisha kwamba wote wawili ni thamani halisi na kwamba wala kuchukua maadili±.)

3. fina discontinuity usio katikaa kamalimxaf(x)=± aulimxa+f(x)=±.

Mfano2.4.3: Classifying a Discontinuity

Katika Mfano2.4.1A, sisi ilionyesha kwambaf(x)=x24x2 ni discontinuous katikax=2. Kuainisha discontinuity hii kama removable, kuruka, au usio.

Suluhisho

Ili kuainisha discontinuity katika2 tunapaswa kutathminilimx2f(x):

\ (\ displaystyle\ kuanza {align*}\ lim_ {x → 2} f (x) &=\ lim_ {x → 2}\ frac {x ^ 2,14} {x-1 2}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x → 2}\ frac {(x-2)} {x-1 2}\\ [4pt]
&=\ lim_ {x → 2) _ {x→ 2} (x+2)\\ [4pt]
&=4. \ mwisho {align*}\)

Tanguf ni discontinuous katika2 nalimx2f(x) ipo,f ina discontinuity kutolewa katikax=2.

Mfano2.4.4: Classifying a Discontinuity

Katika Mfano2.4.1B, sisi ilionyesha kwambaf(x)={x2+4,if x34x8,if x>3 ni discontinuous katikax=3. Kuainisha discontinuity hii kama removable, kuruka, au usio.

Suluhisho

Mapema, sisi ilionyesha kuwaf ni discontinuous saa3 kwa sababulimx3f(x) haipo. Hata hivyo, tangulimx3f(x)=5 nalimx3+f(x)=4 zote mbili zipo, tunahitimisha kuwa kazi ina kuacha kuruka3.

Mfano2.4.5: Classifying a Discontinuity

Kuamua kamaf(x)=x+2x+1 ni kuendelea katika1. Kama kazi ni discontinuous katika1, kuainisha discontinuity kama removable, kuruka, au usio.

Suluhisho

Thamani ya kazif(1) haijulikani. Kwa hiyo, kazi haiendelei1. Kuamua aina ya kuacha, lazima tueleze kikomo1. Tunaona kwambalimx1x+2x+1= nalimx1+x+2x+1=+. Kwa hiyo, kazi ina discontinuity usio na mwisho1.

Zoezi2.4.3

Kwaf(x)={x2,if x13,if x=1, kuamua kamaf ni kuendelea katika1. Kamaf si kuendelea katika1, kuainisha discontinuity kama removable, kuruka, au usio.

Kidokezo

Fikiria ufafanuzi wa aina mbalimbali za kuacha zilizotajwa hapo juu. Kama kazi ni discontinuous katika1, angalialimx1f(x)

Jibu

Kuacha saa1; kutolewa

Kuendelea juu ya Muda

Sasa kwa kuwa tumechunguza dhana ya kuendelea kwa hatua, tunapanua wazo hilo kuendelea kwa muda. Tunapoendeleza wazo hili kwa aina tofauti za vipindi, inaweza kuwa na manufaa kukumbuka wazo la angavu kwamba kazi inaendelea zaidi ya muda ikiwa tunaweza kutumia penseli kufuatilia kazi kati ya pointi zozote mbili katika kipindi bila kuinua penseli kutoka kwenye karatasi. Katika maandalizi ya kufafanua mwendelezo kwa muda, tunaanza kwa kuangalia ufafanuzi wa maana ya kazi ya kuendelea kutoka kulia kwa hatua na kuendelea kutoka kushoto kwa hatua.

Ufafanuzi: Kuendelea kutoka kulia na kutoka kushoto

kazif(x) inasemekana kuendelea kutoka haki katikaa kamalimxa+f(x)=f(a).

kazif(x) inasemekana kuendelea kutoka kushoto katikaa kamalimxaf(x)=f(a)

Kazi inaendelea juu ya muda wa wazi ikiwa inaendelea kila wakati. Kazif(x) inaendelea juu ya muda uliofungwa wa fomu[a,b] ikiwa inaendelea kila hatua(a,b) na inaendelea kutoka kuliaa na inaendelea kutoka kushoto kwab. Analoguously, kazif(x) inaendelea kwa muda wa fomu (a,b]ikiwa ni kuendelea tena(a,b) na inaendelea kutoka upande wa kushoto katikab. Mwendelezo juu ya aina nyingine ya vipindi hufafanuliwa kwa mtindo sawa.

Inahitajilimxa+f(x)=f(a) hilo nalimxbf(x)=f(b) kuhakikisha kwamba tunaweza kufuatilia grafu ya kazi kutoka hatua(a,f(a)) hadi hatua(b,f(b)) bila kuinua penseli. Ikiwa, kwa mfanolimxa+f(x)f(a), tunahitaji kuinua penseli yetu kuruka kutokaf(a) kwenye grafu ya kazi yote juu(a,b].

Mfano2.4.6: Continuity on an Interval

Weka muda (s) juu ya kazi ambayof(x)=x1x2+2x inaendelea.

Suluhisho

Kwa kuwaf(x)=x1x2+2x ni kazi ya busara, inaendelea kila wakati katika uwanja wake. Domain yaf(x) ni kuweka(,2)(2,0)(0,+). Hivyo,f(x) ni kuendelea juu ya kila moja ya vipindi(,2),(2,0), na(0,+).

Mfano2.4.7: Continuity over an Interval

Weka muda (s) juu ya kazi ambayof(x)=4x2 inaendelea.

Suluhisho

Kutoka sheria kikomo, tunajua kwambalimxa4x2=4a2 kwa maadili yote ya katika(2,2). Pia tunajua kwambalimx2+4x2=0 ipo nalimx24x2=0 ipo. Kwa hiyo,f(x) ni kuendelea juu ya muda[2,2].

Zoezi2.4.4

Weka muda (s) juu ya kazi ambayof(x)=x+3 inaendelea.

Kidokezo

Tumia Mfano2.4.7 kama mwongozo.

Jibu

[3,+)

Theorem2.4.2 inatuwezesha kupanua uwezo wetu wa kukokotoa mipaka. Hasa, theorem hii hatimaye inatuwezesha kuonyesha kwamba kazi za trigonometri zinaendelea juu ya vikoa vyao.

Theorem2.4.2: Composite Function Theorem

Kamaf(x) ni kuendelea katikaL nalimxag(x)=L, basi

limxaf(g(x))=f(limxag(x))=f(L).

Kabla ya kuendelea na Mfano2.4.8, kukumbuka kwamba mapema, katika sehemu ya sheria kikomo, sisi ilionyeshalimx0cosx=1=cos(0). Kwa hiyo, tunajua kwambaf(x)=cosx ni kuendelea katika0. Katika Mfano2.4.8, tunaona jinsi ya kuchanganya matokeo haya na theorem ya kazi ya composite.

Mfano2.4.8: Limit of a Composite Cosine Function

Tathmini\displaystyle \lim_{x→π/2}\cos\left(x−\frac{π}{2}\right).

Suluhisho

Kazi iliyotolewa ni composite ya\cos x nax−\frac{π}{2}. Tangu\displaystyle \lim_{x→π/2}\left(x−\frac{π}{2}\right)=0 na\cos x ni kuendelea katika0, tunaweza kutumia Composite kazi theorem. Hivyo,

\displaystyle \lim_{x→π/2}\cos\left(x−\frac{π}{2}\right)=\cos\left(\lim_{x→π/2}\left(x−\frac{π}{2}\right)\right)=\cos(0)=1.

Zoezi\PageIndex{4}:

Tathmini\displaystyle \lim_{x→π}\sin(x−π).

Kidokezo

f(x)=\sin xni kuendelea katika0. Tumia Mfano\PageIndex{8} kama mwongozo.

Jibu

0

Ushahidi wa theorem inayofuata inatumia theorem ya kazi ya Composite pamoja na mwendelezo waf(x)=\sin x nag(x)=\cos x wakati0 wa kuonyesha kwamba kazi za trigonometric zinaendelea juu ya nyanja zao zote.

Theorem\PageIndex{3}: Continuity of Trigonometric Functions

Kazi za trigonometric zinaendelea juu ya nyanja zao zote.

Ushahidi

Tunaanza kwa kuonyesha kwamba\cos x ni kuendelea katika kila idadi halisi. Ili kufanya hivyo, ni lazima kuonyesha kwamba\displaystyle \lim_{x→a}\cos x=\cos a kwa maadili yote yaa.

\ (\ displaystyle\ kuanza {align*}\ lim_ {x→ a}\ cos x &=\ lim_ {x→ a}\ cos (x-a) +a) & &\ maandishi {Andika upya} x=x-a+a.\\ [4pt]
&=\ lim_ {x→ a} (\ cos (x-a)\ cos a\ dhambi (x-a)\ dhambi a) & &\ maandishi {Tumia utambulisho kwa cosine ya jumla ya pembe mbili.}\\ [4pt]
&=\ cos (\ lim_ {x→ a} (x-a ))\ cos a-\ dhambi (\ lim_ {x→a} (x-a))\ dhambi & &\ maandishi {Tangu}\ lim_ {x→ a} (x-a) =0,\ maandishi {na}\ dhambi x\ maandishi {na}\ cos x\ maandishi {yanaendelea katika} 0.\\ [4pt]
&=\ cos (0)\ cos a|dhambi (0)\ dhambi & &\ maandishi {Tathmini}\ cos (0)\ maandishi {na}\ dhambi (0)\ maandishi {na kurahisisha.}\\ [4pt]
&= 1\ cos a -0\ sin a=\ cos a.\ mwisho {align*}\)

Ushahidi\sin x unaoendelea katika kila nambari halisi ni sawa. Kwa sababu kazi zilizobaki za trigonometric zinaweza kuelezwa kwa suala la\sin x na\cos x, mwendelezo wao unafuata kutoka kwa sheria ya kikomo cha quotient.

Kama unaweza kuona, theorem ya kazi ya composite ni muhimu sana katika kuonyesha uendelezaji wa kazi za trigonometric. Tunapoendelea kujifunza kwa calculus, tunatazama tena theorem hii mara nyingi.

Theorem ya Thamani ya Kati

Kazi zinazoendelea juu ya vipindi vya fomu[a,b], wapia nab ni namba halisi, zinaonyesha mali nyingi muhimu. Katika utafiti wetu wa calculus, tutakutana na theorems nyingi za nguvu kuhusu kazi hizo. Ya kwanza ya theorems hizi ni Theorem ya Thamani ya Kati.

Theorem ya Thamani ya Kati

Hebuf uendelee juu ya muda uliofungwa, uliowekwa[a,b]. Kamaz ni idadi yoyote halisi katif(a) naf(b), basi kuna idadic katika[a,b] kuridhishaf(c)=z katika Kielelezo\PageIndex{7}.

Mchoro unaoonyesha theorem ya thamani ya kati. Kuna generic kuendelea ikiwa kazi inavyoonekana juu ya muda [a, b]. pointi fa. na fb. ni alama, na mistari dotted ni inayotolewa kutoka, b, fa., na fb. kwa pointi (a, fa.) na (b, fb.). Hatua ya tatu, c, imepangwa kati ya a na b Kwa kuwa kazi inaendelea, kuna thamani ya fc. pamoja na safu, na mstari hutolewa kutoka c hadi (c, fc.) na kutoka (c, fc.) hadi fc., ambayo inaitwa kama z kwenye mhimili y.
Kielelezo\PageIndex{7}: Kuna idadic ∈ [a,b] ambayo inatimizaf(c)=z.
Mfano\PageIndex{9}: Application of the Intermediate Value Theorem

Onyesha kwambaf(x)=x−\cos x ina angalau sifuri moja.

Suluhisho

Kwa kuwaf(x)=x−\cos x ni kuendelea juu ya(−∞,+∞), ni kuendelea juu ya muda wowote kufungwa wa fomu[a,b]. Ikiwa unaweza kupata muda[a,b] kama huo naf(b) uwef(a) na ishara tofauti, unaweza kutumia Theorem ya Theorem ya Thamani ya Kati ili kuhitimisha lazima iwe na idadi halisic kwa(a,b) kuwa inatimizaf(c)=0. Kumbuka kwamba

f(0)=0−\cos(0)=−1<0

na

f(\frac{π}{2})=\frac{π}{2}−\cos\frac{π}{2}=\frac{π}{2}>0.

Kutumia Theorem ya Thamani ya Kati, tunaweza kuona kwamba kuna lazima iwe na idadi halisic kwa[0,π/2] kuwa inatimizaf(c)=0. Kwa hiyo,f(x)=x−\cos x ina angalau sifuri moja.

Mfano\PageIndex{10}: When Can You Apply the Intermediate Value Theorem?

Kamaf(x) ni kuendelea tena[0,2],f(0)>0 naf(2)>0, tunaweza kutumia kati Theorem Theorem Theorem kuhitimisha kwambaf(x) hana zeros katika kipindi[0,2]? Eleza.

Suluhisho

Hapana. Theorem ya Thamani ya Kati inatuwezesha kuhitimisha kwamba tunaweza kupata thamani kati yaf(0) naf(2); hairuhusu sisi kuhitimisha kwamba hatuwezi kupata maadili mengine. Ili kuona hili wazi zaidi, fikiria kazif(x)=(x−1)^2. Ni satisfiesf(0)=1>0,f(2)=1>0, naf(1)=0.

Mfano\PageIndex{11}: When Can You Apply the Intermediate Value Theorem?

Kwaf(x)=1/x,f(−1)=−1<0 naf(1)=1>0. Je, tunaweza kuhitimisha kuwaf(x) ina sifuri katika kipindi[−1,1]?

Suluhisho

Hapana. Kazi haiendelei[−1,1]. Theorem ya Thamani ya Kati haitumiki hapa.

Zoezi\PageIndex{5}

Onyesha kwambaf(x)=x^3−x^2−3x+1 ina sifuri juu ya muda[0,1].

Kidokezo

Kupataf(0) naf(1). Tumia Theorem ya Thamani ya Kati.

Jibu

f(0)=1>0,\;f(1)=−2<0;\;f(x)ni kuendelea juu ya[0,1]. Inapaswa kuwa na sifuri wakati huu.

Dhana muhimu

  • Kwa kazi ya kuendelea katika hatua, ni lazima kuelezwa katika hatua hiyo, kikomo yake lazima kuwepo katika hatua, na thamani ya kazi katika hatua hiyo lazima sawa thamani ya kikomo katika hatua hiyo.
  • Discontinuities inaweza kuwa classified kama removable, kuruka, au usio.
  • Kazi inaendelea juu ya muda wa wazi ikiwa inaendelea kila wakati. Inaendelea juu ya muda uliofungwa ikiwa inaendelea kila wakati katika mambo yake ya ndani na inaendelea katika mwisho wake.
  • Theorem ya kazi ya composite inasema: Ikiwaf(x) inaendelea kwa L na\displaystyle \lim_{x→a}g(x)=L, basi\displaystyle \lim_{x→a}f\big(g(x)\big)=f\big(\lim_{x→a}g(x)\big)=f(L).
  • Theorem ya Theorem ya Thamani ya Kati inathibitisha kwamba ikiwa kazi inaendelea juu ya muda uliofungwa, basi kazi inachukua kila thamani kati ya maadili katika mwisho wake.

faharasa

mwendelezo katika hatua
kazif(x) ni kuendelea katika hatua kama na tua kama zifuatazo hali tatu ni kuridhika: (1)f(a) hufafanuliwa, (2)\displaystyle \lim_{x→a}f(x) ipo, na (3)\displaystyle \lim{x→a}f(x)=f(a)
kuendelea kutoka upande wa kushoto
Kazi inaendelea kutoka upande wa kushotob ikiwa\displaystyle \lim_{x→b^−}f(x)=f(b)
mwendelezo kutoka kulia
kazi ni kuendelea kutoka kulia katikaa kama\displaystyle \lim_{x→a^+}f(x)=f(a)
mwendelezo juu ya muda
kazi ambayo inaweza kufuatiliwa na penseli bila kuinua penseli; kazi inaendelea juu ya muda wa wazi ikiwa inaendelea kila wakati katika kipindi; kazif(x) inaendelea juu ya muda uliofungwa wa fomu [a,b] ikiwa inaendelea kila hatua katika (a,b), na ni kuendelea kutoka kuliaa na kutoka kushotob
discontinuity katika hatua
Kazi imekoma kwa hatua au ina discontinuity katika hatua kama si kuendelea katika hatua
kukomesha usio
Kuacha usio na mwisho hutokea kwa hatuaa ikiwa\displaystyle \lim_{x→a^−}f(x)=±∞ au\displaystyle \lim_{x→a^+}f(x)=±∞
Theorem ya Thamani ya Kati
Hebuf kuendelea juu ya muda imefungwa imefungwa [a,b] ikiwaz ni idadi yoyote halisi kati yaf(a) naf(b), basi kuna idadic katika [a,b] kuridhishaf(c)=z
kuruka kukomesha
Kusitishwa kwa kuruka hutokea kwa hatuaa ikiwa\displaystyle \lim_{x→a^−}f(x) na\displaystyle \lim_{x→a^+}f(x) zote mbili zipo, lakini\displaystyle \lim_{x→a^−}f(x)≠\lim_{x→a^+}f(x)
kukomesha kutolewa
Discontinuity removable hutokea katika hatuaa kamaf(x) ni discontinuous katikaa, lakini\displaystyle \lim_{x→a}f(x) ipo