Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Samankaltaiset tiedostot
Perustehtävät. Kompleksitehtävät, 10/9/2005, sivu 1 / 10. Tehtävä 1. Sievennä 1.

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Tenttiin valmentavia harjoituksia

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

3 Lukujonon raja-arvo

3 Lukujonon raja-arvo

Tehtävä 3. Määrää seuraavien jonojen raja-arvot 1.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Matematiikan peruskurssi 2

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Matematiikan peruskurssi 2

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

4 Matemaattinen induktio

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

= 9 = 3 2 = 2( ) = = 2

sin x cos x cos x = sin x arvoilla x ] π

Insinöörimatematiikka A

y = 3x2 y 2 + sin(2x). x = ex y + e y2 y = ex y + 2xye y2

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

3 Yleinen toisen asteen yhtälö ja epäyhtälö

Algebra. 1. Ovatko alla olevat väittämät tosia? Perustele tai anna vastaesimerkki. 2. Laske. a) Luku 2 on luonnollinen luku.

MAA2.3 Koontitehtävät 2/2, ratkaisut

Tekijä MAA2 Polynomifunktiot ja -yhtälöt = Vastaus a)

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

Tehtävä 2. Osoita, että seuraavat luvut ovat algebrallisia etsimällä jokin kokonaislukukertoiminen yhtälö jonka ne toteuttavat.

Toispuoleiset raja-arvot

Matematiikan tukikurssi

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Tekijä Pitkä matematiikka

3.1 Väliarvolause. Funktion kasvaminen ja väheneminen

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

2 Funktion derivaatta

Sinin jatkuvuus. Lemma. Seuraus. Seuraus. Kaikilla x, y R, sin x sin y x y. Sini on jatkuva funktio.

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

Lue tehtävänannot huolella. Tee pisteytysruudukko 1. konseptin yläreunaan. ILMAN LASKINTA -OSIO! LASKE KAIKKI SEURAAVAT TEHTÄVÄT:

Todista raja-arvon määritelmään perustuen seuraava lause: Jos lukujonolle a n pätee lima n = a ja lima n = b, niin a = b.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

2017 = = = = = = 26 1

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

3 = Lisäksi z(4, 9) = = 21, joten kysytty lineaarinen approksimaatio on. L(x,y) =

3. Laadi f unktioille f (x) = 2x + 6 ja g(x) = x 2 + 7x 10 merkkikaaviot. Millä muuttujan x arvolla f unktioiden arvot ovat positiivisia?

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia

Matematiikan tukikurssi

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

MAA02. A-osa. 1. Ratkaise. a) x 2 + 6x = 0 b) (x + 4)(x 4) = 9 a) 3x 6x

Tekijä Pitkä matematiikka a) Ratkaistaan nimittäjien nollakohdat. ja x = 0. x 1= Funktion f määrittelyehto on x 1 ja x 0.

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Juuri 2 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Matematiikan tukikurssi

Vastaus: 10. Kertausharjoituksia. 1. Lukujonot lim = lim n + = = n n. Vastaus: suppenee raja-arvona Vastaus:

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

4 Yleinen potenssifunktio ja polynomifunktio

Differentiaalilaskenta 1.

Ratkaisuehdotus 2. kurssikoe

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

Äärettömät raja-arvot

Tehtävä 1. Miksi seuraavat esimerkit eivät ole funktioita? 1. f : R Z, f(x) = x 2. 2 kun x on parillinen,

a) z 1 + z 2, b) z 1 z 2, c) z 1 z 2, d) z 1 z 2 = 4+10i 4 = 10i 5 = 2i. 4 ( 1)

Matematiikan pohjatietokurssi

3.3 Paraabeli toisen asteen polynomifunktion kuvaajana. Toisen asteen epäyhtälö

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Reaalianalyysi I Harjoitus Malliratkaisut (Sauli Lindberg)

Ratkaisuehdotus 2. kurssikokeeseen

MAT Laaja Matematiikka 1U. Hyviä tenttikysymyksiä T3 Matemaattinen induktio

MS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)

Matematiikan tukikurssi

1 Rationaalifunktio , a) Sijoitetaan nopeus 50 km/h vaihtoaikaa kuvaavan funktion lausekkeeseen.

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

Ensimmäinen induktioperiaate

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Ensimmäinen induktioperiaate

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia. 1. Tarkastellaan väitettä

Maksimit ja minimit 1/5 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot, derivaatta

Matematiikan tukikurssi

Vastaoletuksen muodostaminen

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

Radiaanit. Kun kulman α suuruus nyt mitataan tämän kaaren pituutena, saadaan kulmaan arvo radiaaneissa.

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

Funktio 1. a) Mikä on funktion f (x) = x lähtöjoukko eli määrittelyjoukko, kun 0 x 5?

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Helsingin, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10 13

Transkriptio:

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 1 / 13 Tehtäviä Tehtävä 1. Johda toiseen asteen yhtälön ax + bx + c = 0, a 0 ratkaisukaava. Tehtävä. Määrittele joukon A R pienin yläraja sup A ja suurin alaraja inf A. Tehtävä 3. Osoita, että joukon A R pienin yläraja sup A on yksikäsitteinen. Tehtävä 4. Osoita, että jos A = { } 1 x x > 0, niin joukolla A ei ole pienintä ylärajaa. Laske inf A. Tehtävä 5. Ratkaise 1. x 3 > x. x 1 + x + 3 x 3 3. x + x + 1 < 1 4. x + 5 x + 7 + x Tehtävä. Osoita, että jos seuraavat väitteet ovat tosia jollakin arvolla n Z +, niin ne ovat tosia myös arvolla n + 1. 1. 1 + + 3 +... + n n(n+1)(n+1). 1 + + 3 +... + n = n(n+1)(n+1) Onko kumpikaan väitteistä tosi kaikilla n Z +? Tehtävä 7. Oletetaan kaava sin(x + y) = sin x cos y + cos x sin y tunnetuksi. Osoita, että 1. sin(x) = sin x cos x. sin(x y) = sin x cos y cos x sin y 3. sin( π 4. cos( π x) = cos x x) = sin x 5. cos(x + y) = cos x cos y sin x sin y. cos(x y) = cos x cos y + sin x sin y 1

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu / 13 7. cos(x) = cos x sin x = cos x 1 = 1 sin x Tehtävä 8. Ratkaisu yhtälöt 1. sin(x) = cos x. sin x + = cos x 3. cos x = 1 sin(x π) 3 Tehtävä 9. Ratkaise epäyhtälöt 1. sin x > tan x. sin x + cos x > 0 3. sin x + cos x > 1 4. sin 4 x + cos 4 x 1

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 3 / 13 Vinkkejä tehtäviin Tehtävä 1. Muodosta vasemmalle puolelle neliö käyttämällä kaavaa u + uv + v = (u + v). Tehtävä. Pienimmän ylärajan täytyy olla sekä yläraja, että pienin sellainen. Mieti miten muotoilet nämä ehdot matematiikan kielelle. Tehtävä 3. Tee vastaoletus, että olisi olemassa kaksi erisuurta pienintä ylärajaa. Tehtävä 4. Huomaa, että riittää osoittaa, että joukolla ei ole yhtään ylärajaa. Tehtävä 5. 1. Korota molemmat puolet toiseen potenssiin tai jaa tarkastelu sopiviin osaväleihin.. Jaa tarkasteltava väli sopiviin osaväleihin, joissa itseisarvon sisällä olevat lausekeet eivät vaihda merkkiään. 3. Kuten edellisessä. 4. Käytä kolmioepäyhtälöä. Tehtävä. Oleta oletus todeksi ja pyri muokkaamaan sen avulla haluttu väite. Tehtävä 7. 1. Sijoita x = x + x kaavaan ja laske.. Huomioi sini- ja kosinifunktioiden parillisuus / parittomuus. 3. Sovella edellistä kohtaa sijoittamalla kaavaan luku π. 4. Sovella edellistä tulosta. 5. Muuta tarkasteltava lauseke sisältämään sinifunktiota ja sovella aikaisempia tuloksia.. Käytä edellistä tulosta apuna. 7. Käytä apuna tulosta sin x + cos x = 1. Tehtävä 8. 1. Huomaa sinin parittomuus ja että cos x = sin( π x).. Käytä kaavaa sin x + cos x = 1 apuna. 3. Muunna molemmat puolet sisältämään vain ainoastaan kosinifunktioita. Tehtävä 9. 1. Huomioi alue, jossa epäyhtälöissä olevat funktiot ovat määritelty. Eliminoi sopivalla kertolaskulla ylimääräiset funktiot pois ja ratkaise 3

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 4 / 13 epäyhtälö. Huomaa milloin kerrot positiivisella luvulla ja milloin negativiisella!. Ratkaise yhtälö sin x + cos x = 0 ja tarkastele sen merkin vaihtumista. Jatkuvuuden perusteella voit päätellä ratkaisujoukon. 3. Suorita neliöön korotus ja sievennä lauseketta sopivasti. 4. Korota lauseke sin x + cos x = 1 toiseen potenssiin tai arvioi sen avulla summaa sin 4 x + cos 4 x ylöspäin. 4

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 5 / 13 Tehtävien ratkaisut Ratkaisu 1. Koska a 0, niin ax + bx + c = 0 x + b a x + c a = 0. Merkitään, että p = b a ja q = c. Täydennetään vasemmalle puolelle neliö lisää- a mällä yhtälön molemmille puolille luku ( p ) q eli Koska x + p x + (p ) = ( p ) q. x + p x + (p ) = (x + p ), niin voidaan ottaa neliöjuuri puolittain olettaen, että ( p ) q 0 ja saadaan x + p = ± ( p ) q. Siis x = p ± ( p ) q = b a ± ( b a ) c a. Koska a 0, niin ± ( b a ) c b a = ± 4a c 1 a = ± b 4ac 4a (b 4ac) = ± a Koska a = ±a, niin x = b ± b 4ac a aina, kun ( p ) q 0 eli b 4ac 0. Mikäli b 4ac < 0, niin yhtälöllä ax + bx + c = 0 ei ole reaalisia ratkaisuja. Ratkaisu. Luku M on joukon A R pienin yläraja, mikäli 1. a M kaikilla a A ja. jokaista lukua ɛ > 0 kohti on olemassa sellainen a A, että M ɛ < a M. 5

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu / 13 Ensimmäinen ehto siis sanoo, että luku M on joukon A eräs ylärajoista ja toinen ehto vaatii, että M on näistä ylärajoista pienin. Vastaavasti että luku m on joukon A R suurin alaraja, mikäli 1. m a kaikilla a A ja. jokaista lukua ɛ > 0 kohti on olemassa sellainen a A, että m a < m+ɛ. Ratkaisu 3. Oletetaan, että luvut M 1 ja M ovat joukon A pienimmät ylärajat. Tehdään vastaoletus, että M 1 M. Voidaan olettaa, että M 1 < M. Valitaan ɛ = M M 1 > 0. Koska M oli pienin yläraja ja ɛ > 0, niin on olemassa sellainen luku a A, että Nyt M ɛ < a M. M ɛ = M M + M 1 = M 1 < a M eräälle a A, joten M 1 ei voi olla joukon A yläraja eikä erityisesti pienin yläraja. Tämä on ristiriita oletuksen kanssa. Siis M 1 = M, joten joukon A pienin yläraja on yksikäsitteinen. Ratkaisu 4. Riittää osoittaa, että joukolla A ei ole olemassa yhtään ylärajaa. Tehdään vastaoletus, että joukko A on ylhäältä rajoitettu. Siis on olemassa sellainen luku M, että M a kaikilla a A. Koska jokainen joukon A alkio on positiivinen, niin luku M on positiivinen. Nyt M + 1 A. 1 M+1 > 0, joten Kuitenkin M + 1 > M, mikä on ristiriita vastaoletuksen kanssa. Täten joukko A ei ole ylhäältä rajoitettu. Osoitetaan, että inf A = 0. Ensinnäkin 0 < 1 x kaikilla x > 0. Toisekseen olkoon ɛ > 0 mielivaltainen. Nyt ɛ > ɛ > 0 ja ɛ A, koska ɛ > 0. Täten jokaista lukua ɛ > 0 kohti on olemassa sellainen luku y A, että 0 < y < ɛ. Tästä väite seuraa.

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 7 / 13 Ratkaisu 5. 1. Korotetaan molemmat puolet toiseen potenssiin. Koska x 3 = (x 3) ja x = x, niin x x + 9 > 4x eli 0 > 3x + x 9 = 3(x + x 3). Yhtälön 3x +x 9 = 0 ratkaisut ovat x = 1 ja x = 3. Koska kyseessä on alaspäin aukeava paraabeli, niin merkkikaaviosta nähdään ratkaisu 3 < x < 1.. Oletetaan, että x < 3. Tällöin (x 1) (x + 3) = 4x 1 (x 3) = 3 x, jonka ratkaisu on x 4 3. Epäyhtälö on siis tosi kaikilla x < 3. Oletetaan seuraavaksi, että 3 x < 1. Tällöin (x 1) + (x + 3) = 5 3 x joka on tosi tarkasteltavalla välillä 3 x < 1. Siis epäyhtälö pätee, kun 3 x < 1. Oletetaan, että 1 x < 3. Tällöin (x 1) + (x + 3) = 4x + 3 x, jonka ratkaisu on x 1, joten epäyhtälö pätee myös kaikilla 1 x < 3. 5 Oletetaan, että 3 x. Nyt 4x + x 3 eli x 5. Näin ollen epäyhtälö on aina voimassa. Ratkaisu on siis x R. 3 7

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 8 / 13 3. Oletetaan ensin, että x <. Tällöin (x + ) + (x + 1) = x 3 < 1, jonka ratkaisu on x > 4. Siis saadaan ratkaisujoukko 4 < x <. Oletetaan, että x < 1. Nyt (x + ) + (x + 1) = 3x + 5 < 1 jonka ratkaisu on x < 4. Siis ratkaisuun saadan koko tarkasteluväli 3 x < 4 3. Oletetaan lopuksi, että 1 x. Siis (x + ) (x + 1) = x + 3 < 1, josta saadaan ratkaisu x <. Koska tämä ei leikkaa tarkasteltavan väliä 1 x, niin epäyhtälöllä ei ole yhtään ratkaisua x 1. Lopulliseksi ratkaisujoukoksi saadaan siis 4 < x < 4 3. 4. Kolmioepäyhtälöä soveltamalla saadaan suoraan, että x + 5 = x + 7 + x x + 7 + x. Täten yhtälö on tosi kaikilla x R. Ratkaisu. 1. Oletetaan siis, että 1 + + 3 +... + n n(n+1)(n+1). 8

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 9 / 13 Ratkaistaan, mitä 1 + +3 +...+n +(n+1) on. Oletuksen perusteella 1 + + 3 +... + n + (n + 1) n(n + 1)(n + 1) (n + 1) + n(n + 1)(n + 1) + (n + 1) = (n + 1)(n(n + 1) + (n + 1)) = = (n + 1)(n + n + n + ) = (n + 1)(n + 7n + ) (n + 1)(n + )(n + 3) = (n + 1)((n + 1) + 1)((n + 1) + 1) = eli väite on tosi myös, luvulle n + 1.. Oletetaan, että 1 + + 3 +... + n = n(n+1)(n+1). Tällöin edellisen tehtävän perusteella 1 + + 3 +... + n + (n + 1) = = n(n + 1)(n + 1) (n + 1) + (n + 1)((n + 1) + 1)((n + 1) + 1) Täten väite on tosi myös luvulle n + 1. Koska 1 = 1 3, niin siitä saadaan induktion perusaskel. Induktioperiaatteen nojalla jälkimmäinen väite on tosi kaikilla n Z +. Täten vaikka ensimmäisen väitteen päättely on virheetön, se on tavallaan turha, koska oletus 1 + + 3 +... + n n(n+1)(n+1) on epätosi kaikilla n Z +. Ratkaisu 7. 1. Suoran laskun perusteella sin(x) = sin(x + x) = sin x cos x + sin x cos x = sin x cos x. 9

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 10 / 13. Ottamalla huomioon funktion sin x parittomuus ja funktion cos x parillisuus saadaan, että sin(x y) = sin x cos( x) + cos x sin( x) = sin x cos x cos x sin x. 3. Koska sin π = 1 ja cos π = 0 ja käyttämällä edellisen kohdan tulosta saadaan sin( π x) = sin π cos x cos π sin x = cos x. 4. Edellisen kohdan perusteella cos( π x) = sin(π (π x)) = sin x. 5. Aikaisemmista kohtia avuksi käyttäen saadaan, että cos(x + y) = sin( π x y) = sin( π x) cos y cos(π x) sin y = cos x cos y sin x sin y.. Edellisesta kohdasta ja käyttämällä funktion sin x parittomuutta ja funktion cos x parillisuutta saadan johdettua, että cos(x y) = cos x cos( y) sin x sin( y) = cos x cos y + sin x sin y. 7. Kohdan 5 nojalla, kun y = x on cos(x) = cos x sin x. Lisäksi sin x = cos x 1 ja cos x = 1 sin x, joten cos x sin x = cos x 1 = 1 sin x. Ratkaisu 8. 1. Koska sin(x) = sin( x) = cos x = sin( π x), 10

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 11 / 13 niin yksikköympyrästä nähdään, että ratkaisut tulevat olemaan muotoa x = π x + nπ tai x = π π + x + nπ, missä n Z mielivaltaisia. Siis x = π nπ ja x = π n 3 π.. Koska 1 cos x = sin x, niin ratkaistavana on yhtälö sin x sin x + 1 = (sin x 1) = 0. Ratkaisut ovat siis muotoa x = π + nπ, missä n Z. 3. Koska cos(x) = cos x 1, niin on ratkaistava yhtälö on cos(x) = sin(x π 3 ) = sin( (x π 3 ) = cos(x + π 3 ). Nyt cos(x) = cos(x+ π 3 ) silloin, kun x = x+ π 3 +nπ tai x = x π 3 +nπ eli yhtälön ratkaisut ovat x = π 3 + nπ ja x = π 9 + n 3 π. Ratkaisu 9. 1. Epäyhtälöä ei ole määritelty, kun x = π + nπ. Kerrotaan yhtälö puolittain termillä cos x. Tämä on sallittua, kun sin x 0 eli x nπ. sin x Kun nπ < x < π + nπ ja π + nπ < x < 3π + nπ, niin termi on positiivinen ja epäyhtälö tulee muotoon cos x > 1, mikä on epätosi väite. Kun π + nπ < x < π + nπ ja 3π + nπ < x < (n + 1)π, niin termi on negatiivinen ja epäyhtälön merkki vaihtuu. Siis cos x < 1, 11

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 1 / 13 mikä on tosi väite kyseisellä välillä. Siis ratkaisut ovat π + nπ < x < π + nπ ja 3π + nπ < x < (n + 1)π.. Tarvitsee siis ratkaista epäyhtälö sin x + cos x = sin x + sin( π x) > 0. Yhtälön sin x = sin( π x) = sin(x π ) ratkaisut ovat x = x π + nπ tai x = π + π x + nπ. Ainoat ratkaisut ovat siis x = 3π 4 + nπ. Nyt esimerkiksi 3π 4 < π < 7π 4 < π < 3π 4 +π ja koska sin π+cos π = 0 1 < 0 ja sin π + cos π = 0 + 1 > 0, niin funktion sin x + cos x jatkuvuuden perusteella ratkaisut ovat välit ] π 4 + nπ, 3π 4 + nπ[, missä n Z. 3. Edellisen kohdan perusteella epäyhtälön vasen puoli on positiivinen, kun ] π 4 + nπ, 3π 4 + nπ[, missä n Z. Tällöin voidaan suorittaa neliöön korotus eli saadaan, että sin x + sin x cos x + cos x = 1 + sin(x) > 1. Ratkaistavaksi jää epäyhtälö sin(x) > 0 väleillä x ] π 4 + nπ, 3π 4 + nπ[. Sinin kulusta saadaan suoraan, että nπ < x < π + nπ. Yhdistämällä välit saadaan lopullinen tulos x ] nπ, π + nπ [, missä n Z. 4. Ensimmäinen tapa. Koska sin x + cos x = 1 kaikilla x R, niin 1 = ( sin x + cos x ) = sin 4 x + } sin {{ x cos x} + cos 4 x. 0 Siis 1 sin 4 x + cos 4 x kaikilla x R. Täten tutkittava epäyhtälö sin 4 x + cos 4 x 1 on tosi täsmälleen silloin, kun yhtäsuuruus on voimassa eli sin x cos x = 0. 1

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 005, sivu 13 / 13 Nyt sin x = 0 täsmälleen silloin, kun x = nπ ja cos x = 0 jos ja vain jos x = ± π + nπ. Yhdistämällä tulokset lopulliseksi vastaukseksi saadaan, että x = n π, missä n Z. Toinen tapa. Koska sin x 1 ja cos x 1, niin voidaan arvioida, että kaikilla x R pätee sin 4 x + cos 4 x sin x + cos x = 1. Täten kysytty epäyhtälö on voimassa vain jos sin 4 x + cos 4 x = sin x + cos x = 1. Täten tiedoista sin x 1 ja cos x 1 voidaan päätellä, että epäyhtälö on voimassa vain jos sin x = 0 ja cos x = 1 tai cos x = 0 ja sin x = 1. Epäyhtälö sin 4 x + cos 4 x 1 on siis voimassa, kun x = n π, missä n Z. 13