TAF مبرهنة رول ومبرهنة التزايدات المنتهية
1- مبرهنة رول
لتكن f:[a;b]→IR دالة عددية
اذا حققت الدالة f الشروط الثلاث التالية:
c1) الدالة f متصلة على القطعة [a;b].
c2) الدالة f قابلة للاشتقاق على المجال المفتوح ]a;b[.
c3) لدينا f(a)=f(b).
فانه يوجد c∈]a;b[ بحيث: f'(c)=0
2- مبرهنة التزايدات المنتهية "TAF"
2.1 TAF
لتكن f:[a;b]→IR دالة عددية
اذا حققت الدالة f الشرطين التاليين:
c1) الدالة f متصلة على القطعة [a;b].
c2) الدالة f قابلة للاشتقاق على المجال المفتوح ]a;b[.
فانه يوجد c∈]a;b[ بحيث:
f(b)-f(a)=f'(c)(b-a)
برهان:
لتكن f دالة متصلة على [a;b] وقابلة للاشتقاق على ]a;b[
نضع
k= | f(b)-f(a) |
b-a |
ونعتبر الدالة φ:x→φ(x)=f(x)-k(x-a),
لدينا φ(a)=f(a); φ(b)=f(a) اذن φ(a)=φ(b)
φ متصلة على [a;b] وقابلة للاشتقاق على ]a;b[
حسب مبرهنة رول فانه
∃c∈]a;b[/ φ'(c)=0
وبما ان φ'(x)=f'(x)-k
=f'(x)- | f(b)-f(a) |
b-a |
فان
f'(c)- | f(b)-f(a) | =0 |
b-a |
اذن
∃c∈]a;b[, f'(c) | f(b)-f(a) |
b-a |
وبالتالي
∃c∈]a;b[, f(b)-f(a)=f'(c)(b-a)
2.2 متفاوتات التزايدات المنتهية
لتكن f:[a;b]→IR دالة عددية
اذا حققت الدالة f الشروط الثلاث التالية:
c1) الدالة f متصلة على [a;b].
c2) الدالة f قابلة للاشتقاق على المجال المفتوح ]a;b[.
c3) ولدينا ∃(m;M)∈IR² ∀x∈]a;b[, m≤f'(x)≤M.
فان: m(b-a)≤f(b)-f(a)≤M(b-a)
برهان:
بما ان c1 و c2 محققتان فان حسب TAF, ∃c∈]a;b[/ f(b)-f(a)=f'(c)(b-a)
لدينا c∈]a;b[ نطبق الشرط c3 اذن m≤f'(c)≤M اي m(b-a)≤f'(c)(b-a)≤M(b-a)
ومنه فان m(b-a)≤f(b)-f(a)≤M(b-a).
3- مبرهنة لوبيتال للاستئناس (Théorème de l'Hospital)
3.1 مبرهنة:
لتكن f و g دالتين معرفتين وقابلتين للاشتقاق على I
ولتكن a∈I بحيث f(a)=g(a) و g'(x)≠0 حيث x∈I\{a}
lima | f'(x) | =L اذا كانت |
g'(x) |
L (عدد حقيقي) فان
lima | f(x) | =L |
g(x) |
3.2 مثال:
f:x→ | lnx |
x²-1 |
نريد حساب lim1f(x)
نضع u(x)=lnx و v(x)=x²-1,
u و v قابلتان للاشتقاق على IR*+
بالاضافة الى ذلك u(1)=v(1)=0
و ∀x∈IR*+\{1}, v'(x)=2x≠0
لدينا
lim1 | u'(x) | =lim1 | 1/x | =0,5∈IR |
v'(x) | 2x |
اذن حسب TH
lim1 | u(x) | =0,5 |
v(x) |
ومنه فان lim1f(x)=0,5.