2.5 Το θεώρημα μέσης τιμής διαφορικού λογισμού
Μάθημα 2.5 Το θεώρημα μέσης τιμής διαφορικού λογισμού της Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου, στην ενότητα «Διαφορικός λογισμός». Εδώ θα βρεις λυμένες δύσκολες ασκήσεις, 10 ερωτήσεις κουίζ και 6 προτάσεις Σωστό–Λάθος με τις απαντήσεις και την εξήγησή τους. Στο MathGreece μπορείς να τα λύσεις και διαδραστικά, με άμεση διόρθωση.
Λυμένες ασκήσεις: Το θεώρημα μέσης τιμής διαφορικού λογισμού
Θεώρημα Rolle: όλα τα ξ
Υποδείξεις
- f′(x) = 3x2 + 12x + 3.
- Λύσε f′(x) = 0 και έλεγξε ότι οι ρίζες ανήκουν στο διάστημα.
Λύση και απάντηση
- f′(x) = 3x2 + 12x + 3 = 0.
- Δ = 108, ξ = −2 ± √3.
- √3 ≈ 1,73, άρα και οι δύο ανήκουν στο (−5, 1).
Απάντηση: −2 ± √3
ΘΜΤ για την x³
Υποδείξεις
- f′(ξ) = f(4) − f(2)4 − 2.
- 3ξ² = 562.
Λύση και απάντηση
- f′(ξ) = 3ξ² και 64 − 82 = 28.
- ξ² = 283 ⇒ ξ = 2√213 (θετική, μέσα στο διάστημα).
Απάντηση: 2√213
Στην Εξάσκηση θα βρεις ασκήσεις τύπου: Θεώρημα Rolle: όλα τα ξ · ΘΜΤ για την x³ · Φράγμα τιμής από την παράγωγο.
Κουίζ: 10 ερωτήσεις με απαντήσεις
Το θεώρημα του Rolle απαιτεί η f να είναι συνεχής στο [α, β], παραγωγίσιμη στο (α, β) και:
- f(α) = 0
- f(α) = f(β)
- f(α)·f(β) < 0
- f′(α) = 0
Δες την απάντηση
Σωστό: f(α) = f(β). Τότε υπάρχει ξ ∈ (α, β) με f′(ξ) = 0.
Το συμπέρασμα του Rolle είναι ότι υπάρχει ξ ∈ (α, β) με:
- f(ξ) = 0
- f(ξ) = f(α) + 1
- f′(ξ) = 0
- f′(ξ) = 1
Δες την απάντηση
Σωστό: f′(ξ) = 0. Οριζόντια εφαπτομένη.
Το ΘΜΤ λέει ότι υπάρχει ξ ∈ (α, β) με:
- f(ξ) = (f(α) + f(β))/2
- f′(ξ) = (f(β) − f(α))/(β − α)
- f′(ξ) = 0
- f′(ξ) = f(β) − f(α)
Δες την απάντηση
Σωστό: f′(ξ) = (f(β) − f(α))/(β − α). Εφαπτομένη παράλληλη στη χορδή.
Γεωμετρικά, το ΘΜΤ λέει ότι υπάρχει σημείο όπου η εφαπτομένη είναι:
- κάθετη στη χορδή ΑΒ
- κατακόρυφη
- οριζόντια πάντα
- παράλληλη στη χορδή ΑΒ
Δες την απάντηση
Σωστό: παράλληλη στη χορδή ΑΒ. Κλίση ίση με την κλίση της χορδής.
Για την f(x) = x² στο [0, 2], το ξ του ΘΜΤ είναι:
- 0
- 1
- 1/2
- 2
Δες την απάντηση
Σωστό: 1. f′(ξ) = 2ξ = (4 − 0)/2.
Το θεώρημα Rolle είναι ειδική περίπτωση:
- της παρεμβολής
- του Bolzano
- του de l'Hospital
- του ΘΜΤ
Δες την απάντηση
Σωστό: του ΘΜΤ. Όταν f(α) = f(β), η κλίση της χορδής είναι 0.
Η f(x) = |x| στο [−1, 1] ικανοποιεί το Rolle;
- Όχι, δεν είναι παραγωγίσιμη στο 0
- Ναι
- Ναι, με ξ = 0
- Ναι, με ξ = 1
Δες την απάντηση
Σωστό: Όχι, δεν είναι παραγωγίσιμη στο 0. Αποτυγχάνει μία προϋπόθεση.
Αν η f′ δεν μηδενίζεται σε ένα διάστημα, η f έχει εκεί:
- άπειρες ρίζες
- ακριβώς δύο ρίζες
- το πολύ μία ρίζα
- τουλάχιστον δύο ρίζες
Δες την απάντηση
Σωστό: το πολύ μία ρίζα. Αλλιώς από το Rolle η f′ θα μηδενιζόταν.
Για την f(x) = x³ στο [0, 3], η κλίση της χορδής είναι:
- 0
- 27
- 3
- 9
Δες την απάντηση
Σωστό: 9. (27 − 0)/3.
Το ΘΜΤ απαιτεί συνέχεια στο [α, β] και:
- f(α) = f(β)
- f(α)f(β) < 0
- f′ συνεχή
- παραγωγισιμότητα στο (α, β)
Δες την απάντηση
Σωστό: παραγωγισιμότητα στο (α, β). Οι δύο υποθέσεις.
Σωστό ή Λάθος
Το θεώρημα Rolle απαιτεί η f να είναι παραγωγίσιμη στο κλειστό [α, β].
Δες την απάντηση
Λάθος. Απαιτεί συνέχεια στο [α, β] και παραγωγισιμότητα στο ανοικτό (α, β).
Αν η f είναι συνεχής στο [α, β], παραγωγίσιμη στο (α, β) και f(α) = f(β), υπάρχει ξ ∈ (α, β) με f′(ξ) = 0.
Δες την απάντηση
Σωστό. Θεώρημα Rolle.
Η f(x) = |x| στο [−1, 1] ικανοποιεί το θεώρημα Rolle, αφού f(−1) = f(1).
Δες την απάντηση
Λάθος. Δεν είναι παραγωγίσιμη στο 0 ∈ (−1, 1). Και πράγματι δεν υπάρχει ξ με f′(ξ) = 0.
Από το ΘΜΤ, η εφαπτομένη στο ξ είναι παράλληλη στη χορδή που ενώνει τα (α, f(α)) και (β, f(β)).
Δες την απάντηση
Σωστό. f′(ξ) = f(β) − f(α)β − α.
Το ΘΜΤ δίνει τη θέση του ξ.
Δες την απάντηση
Λάθος. Εξασφαλίζει μόνο ότι υπάρχει ξ, όχι πού βρίσκεται.
Αν η f είναι παραγωγίσιμη και η f′ δεν μηδενίζεται σε ένα διάστημα, τότε η f έχει το πολύ μία ρίζα σε αυτό.
Δες την απάντηση
Σωστό. Δύο ρίζες θα έδιναν, από το Rolle, μια ρίζα της f′.
Δες επίσης τα βιντεομαθήματα της Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου στο YouTube.
Άλλα μαθήματα της ενότητας «Διαφορικός λογισμός»
- 2.1 Η έννοια της παραγώγου
- 2.2 Παραγωγίσιμες συναρτήσεις – Παράγωγος συνάρτηση
- 2.3 Κανόνες παραγώγισης
- 2.4 Ρυθμός μεταβολής
- 2.6 Συνέπειες του θεωρήματος μέσης τιμής
- 2.7 Τοπικά ακρότατα συνάρτησης
- 2.8 Κυρτότητα – Σημεία καμπής
- 2.9 Ασύμπτωτες – Κανόνες de l'Hospital
- 2.10 Μελέτη και χάραξη της γραφικής παράστασης