Тема . Математический анализ
.02 Глобальные свойства непрерывных и дифференцируемых функций. Теорема Лагранжа, Коши, теоремы Вейерштрасса, и следствия.
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математический анализ
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#45304

Вспомним вторую теорему Вейерштрасса о достижении непрерывной функции на отрезке своих минимального и максимального значений:

Теорема (Вейерштрасс): Пусть f(x) : [a,b] → ℝ  непрерывна на отрезке [a,b]  . Тогда она достигает на нём своей точной верхней и точной нижней грани. Иными словами, если обозначить M  =  sup  f(x)
     x∈[a,b]  , m  =  inf f(x)
     x∈[a,b]  , то обязательно найдутся точки x ,x ∈ [a,b]
 1  2  такие, что f(x1) = M, f(x2) = m

Задача: Показать, что требование непрерывности на всем отрезке [a,b]  для функции f  существенно. А именно, привести пример такой функции f : [a,b] → ℝ  , которая не была бы непрерывна в каждой точке отрезка [a,b]  , но удовлетворяла бы всем остальным условиям второй теоремы Вейерштрасса. И, самое главное, чтобы для этой функции f  не выполнялось заключение теоремы Вейерштрасса, то есть чтобы она не достигала ни минимального, ни максимального значения на этом отрезке.

Показать ответ и решение

Рассмотрим функцию

                    (                   π
      π-            { sinx   при x ∈ (0,2)
f : [0, 2] → ℝ f (x) = ( 1                      π
                      2,    пр и x = 0 или x = 2

PIC

Итак, ясно, что наша функция на отрезке [0, π2]  ограничена и сверху и снизу:

 supπ f(x) = 1,  infπ f(x) = 0
x∈[0,2]          x∈[0,2]

Однако также видно, что ни в одной точке отрезка [0, π]
   2  функция f(x)  не равна ни 0, ни 1. В точке 0, равно как и в точке π
2   она по определению равна 1
2   (зелёные точки на графике).

Следовательно, на отрезке [0, π2]  f(x)  не принимает ни своего наименьшего, ни своего наибольшего значений.

Почему же произошла такая неприятность? А дело всё в том, что вторая теорема Вейерштрасса неприменима - функция не непрерывна в каждой точке отрезка [0, π2]  . А именно - она разрывна в его концах, т.е. в точке x  = 0
  0  , и в точке x =  π
 0   2   .

Действительно,

       1
f(0) = --⁄=  lim  f(x) = 0
       2   x→0+

И точно так же

   π-   1-
f (2) = 2 ⁄= xl→imπ− f(x) = 1
               2
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное обучение
в Школково

Для детей ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Брянской областей, а также школьникам, находящимся в пунктах временного размещения Крыма обучение на платформе бесплатное.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ или олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!