1. osa, ks. Solmu 2/ Kahden positiivisen luvun harmoninen, geometrinen, aritmeettinen ja + 1 u v 2 1

Samankaltaiset tiedostot
Solmu 3/ toteutuu kaikilla u,v I ja λ ]0,1[. Se on aidosti konveksi, jos. f ( λu+(1 λ)v ) < λf(u)+(1 λ)f(v) (2)

Tehtäviä neliöiden ei-negatiivisuudesta

Epäyhtälöoppia matematiikkaolympialaisten tehtäviin

RATKAISUT x 2 3 = x 2 + 2x + 1, eli 2x 2 2x 4 = 0, joka on yhtäpitävä yhtälön x 2 x 2 = 0. Toisen asteen yhtälön ratkaisukaavalla saadaan

Epäyhtälöoppia matematiikkaolympialaisten tehtäviin

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 1, ratkaisut Maanantai

Keskiarvoja ja epäyhtälöitä

Karamatan epäyhtälö. Majoroinnista. Markku Halmetoja Mäntän lukio

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 4 7 / Syksy Tutki funktion f(x) = x 2 + x 2 jatkuvuutta pisteissä x = 0 ja x = 1.

Tehtävä 1. Voidaanko seuraavat luvut esittää kahden neliön summina? Jos voidaan, niin kuinka monella eri tavalla? (i) n = 145 (ii) n = 770.

3 x < < 3 x < < x < < x < 9 2.

Matematiikan tukikurssi

1 Eksponenttifunktion määritelmä

2 u = 0. j=1. x 2 j=1. Siis funktio v saavuttaa suurimman arvonsa jossakin alueen Ω pisteessä x. Pisteessä x = x on 2 v. (x ) 0.

Insinöörimatematiikka IA

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

3 x < < 3 x < < x < < x < 9 2.

xe y = ye x e y + xe y y = y e x + e x y xe y y y e x = ye x e y y (xe y e x ) = ye x e y y = yex e y xe y e x = x 3 + x 2 16x + 64 = D(x)

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

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

Noora Nieminen. Hölderin epäyhtälö

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

a) on lokaali käänteisfunktio, b) ei ole. Piirrä näiden pisteiden ympäristöön asetetun neliöruudukon kuva. VASTAUS:

Äärettämän sarjan (tai vain sarjan) sanotaan suppenevan eli konvergoivan, jos raja-arvo lims

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 3: Jatkuvuus

Tenttiin valmentavia harjoituksia

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

Kompleksilukujen alkeet

MATA172 Sami Yrjänheikki Harjoitus Totta vai Tarua? Lyhyt perustelu tai vastaesimerkki!

1 Sisätulo- ja normiavaruudet

Analyysi A. Harjoitustehtäviä lukuun 1 / kevät 2018

IV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n

Funktiot. funktioita f : A R. Yleensä funktion määrittelyjoukko M f = A on jokin väli, muttei aina.

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

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

DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1. Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS

Matematiikan tukikurssi. Kertausta 1. välikokeeseen. Tehtävät

l 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

3 b) Määritä paljonko on cos. Ilmoita tarkka arvo ja perustele vastauksesi! c) Muunna asteiksi 2,5 radiaania. 6p

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

2 Funktion derivaatta

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

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

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

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

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2018 Insinöörivalinnan matematiikan koe, , Ratkaisut (Sarja A)

Kokelaan sukunimi ja kaikki etunimet selväsi kirjoitetuna. Kaava 1 b =2a 2 b =0,5a 3 b =1,5a 4 b = 1a. 4 5 b =4a 6 b = 5a

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 5 (6 sivua)

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

DI matematiikan opettajaksi: Täydennyskurssi, kevät 2010 Luentorunkoa ja harjoituksia viikolle 11: ti klo 13:00-15:30

T Datasta tietoon, syksy 2005 Laskuharjoitus 8.12., ratkaisuja Jouni Seppänen

3.1 Väliarvolause. Funktion kasvaminen ja väheneminen

S Laskennallinen systeemibiologia

Matematiikan olympiavalmennus 2015 helmikuun helpommat

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

Matematiikan peruskurssi 2

Todennäköisyyslaskenta IIa, syys lokakuu 2019 / Hytönen 3. laskuharjoitus, ratkaisuehdotukset

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

Epäyhtälöt ovat yksi matemaatikon voimakkaimmista

LIITTEET Liite A Stirlingin kaavan tarkkuudesta...2. Liite B Lagrangen kertoimet...3

Ratkaisut vuosien tehtäviin

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

13. Ratkaisu. Kirjoitetaan tehtävän DY hieman eri muodossa: = 1 + y x + ( y ) 2 (y )

Ratkaisuja, Tehtävät

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

2 Funktion derivaatta

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

( ) k 1 = a b. b 1) Binomikertoimen määritelmän mukaan yhtälön vasen puoli kertoo kuinka monta erilaista b-osajoukkoa on a-joukolla.

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuja viikolle 4. ( ) Jeremias Berg. n(n + 1) 2. k =

Laudatur 13. Differentiaali- ja integraalilaskennan jatkokurssi MAA 13. Tarmo Hautajärvi Jukka Ottelin Leena Wallin-Jaakkola. Opettajan aineisto

5 Differentiaalilaskentaa

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

Selvästi. F (a) F (y) < r x d aina, kun a y < δ. Kolmioepäyhtälön nojalla x F (y) x F (a) + F (a) F (y) < d + r x d = r x

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Ominaisvektoreiden lineaarinen riippumattomuus

Kansainväliset matematiikkaolympialaiset 2008

Matematiikan perusteet taloustieteilij oille I

, on säännöllinen 2-ulotteinen pinta. Määrää T x0 pisteessä x 0 = (0, 1, 1).

! 7! = N! x 8. x x 4 x + 1 = 6.

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Ratkaisuehdotus 2. kurssikoe

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Vastaus: Määrittelyehto on x 1 ja nollakohta x = 1.

Tekijä MAA2 Polynomifunktiot ja -yhtälöt = Vastaus a)

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

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

Mat Lineaarinen ohjelmointi

Oletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U

a) Sievennä lauseke 1+x , kun x 0jax 1. b) Aseta luvut 2, 5 suuruusjärjestykseen ja perustele vastauksesi. 3 3 ja

1 Ensimmäisen asteen polynomifunktio

Satunnaismuuttujien muunnokset ja niiden jakaumat. Satunnaismuuttujien muunnokset ja niiden jakaumat

Aritmeettinen jono

Ratkaisuehdotus 2. kurssikokeeseen

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

Transkriptio:

Epäyhtälötehtävie ratkaisuja. osa, ks. Solmu 2/200. Kahde positiivise luvu harmoie, geometrie, aritmeettie ja kotraharmoie keskiarvo määritellää yhtälöillä H = 2 +, G = uv, A = u + v 2 u v ja C = u2 + v 2 u + v. Todista keskiarvoje suuruusjärjestys H G yhtäsuuruus o voimassa? A C. Milloi Ratkaisu. Läpi harmaa kive ratkaisut: H G 2 + u v 2 u ( ( uv ( 2 ( ) 2 v u) + v 2 ( 2 u) 2 + u v v) 0 2 u v) 0. Alimma rivi epäyhtälö o tosi, koska reaalilukuje eliöt ovat eiegatiivisia. Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos = 0 u = v. u v G A uv u + v 2 2 u v u 2 + v 2 u 2 2 u v + v 2 0 ( u v ) 2 0. Alimma rivi epäyhtälö o tosi, koska reaalilukuje eliöt ovat eiegatiivisia. Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u v = 0 u = v. {0220 }

A C u + v u2 + v 2 2 u + v (u + v) 2 2(u 2 + v 2 ) u 2 + 2uv + v 2 2u 2 + 2v 2 u 2 2uv + v 2 0 (u v) 2 0. Alimma rivi epäyhtälö o tosi, koska reaalilukuje eliöt ovat eiegatiivisia. Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u v = 0 u = v. Hiema vähemmällä pääsee, jos huomaa, että G 2 = AH. 2. Osoita, että jos u ja u 2 ovat positiivisia lukuja, joille u + u 2 =, ii Milloi vallitsee yhtäsuuruus? u + u 2 4. Ratkaisu. Tehtävä oletuste mukaa + = u + u 2 + u + u 2 = + u 2 + u + + 2 + = 4. u u 2 u u 2 u u 2 Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u 2 + u = 2, u u 2 mikä toteutuu, jos ja vai jos u = u 2 = 2. 3. Osoita, että jos u, u 2 ja u 3 ovat positiivisia lukuja, joille u +u 2 +u 3 =, ii u + u 2 + u 3 9. Milloi vallitsee yhtäsuuruus? Ratkaisu. Samalla tavalla kui edellisessä tehtävässä + + = u + u 2 + u 3 + u + u 2 + u 3 + u + u 2 + u 3 = u u 2 u 3 u u 2 u 3 ( u2 3 + + u ) ( u2 + + u ) ( 3 u3 + + u ) 3 + 2 + 2 + 2 = 9. u u 2 u 3 u 2 u u 3 Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u = u 2 = u 3 = 3. {0220 } 2

4. Yleistä tehtävie 2. ja 3. epäyhtälöt mielivaltaiselle määrälle positiivisia lukuja, ja todista äi saamasi epäyhtälö yhtäsuuruusehtoiee. Ratkaisu. Jos positiiviste lukuje u,..., u summa o, ii äide lukuje kääteislukuje summa o vähitää 2. Todistus meee samaa tyylii edelliste kassa. Korvaamalla kääteislukuje summassa u + u 2 +... + u ı +... + u j +... + u osoittajissa olevat ykköset summalla u +... + u ja suorittamalla jakolaskut saadaa tulokseksi summa, jossa o kappaletta ykkösiä ja ( ) ( ) = 2 2 kappaletta muotoa u ı u j + u j u ı () olevia termejä, joista jokaie o vähitää yhtäsuuri kui 2. Siis kääteislukuje summa o vähitää + ( ) 2 2 = + 2 = 2. Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos jokaise lausekkee () arvo o 2, mikä toteutuu, jos ja vai jos u ı = kaikilla ı {, 2,..., }. 5. Jos kaikki u-luvut ovat ollasta eroavia, ii CBS-epäyhtälö yhtäsuuruusehto voidaa kirjoittaa muotoo v u = v 2 u 2 =... = v u. Osoita, että jos u-lukuje summa ei ole olla, ii v ı u ı = v + v 2 +... + v u + u 2 +... + u kaikilla ı {, 2,..., }. Ratkaisu. Jos v u = v 2 u 2 =... = v u = t, {0220 } 3

ii v ı = tu ı kaikilla ı {, 2,..., }, jote v +... + v = tu +... + tu = t(u +... + u ). Jos u-lukuje summa ei ole olla, ii tästä seuraa v +... + v u +... + u = t = v ı u ı kaikilla ı {, 2,..., }. 6. a) Sijoita yksikkökuutio R 3 : positiiviste akselie rajaamaa soppee site, että yksi kärki tulee origoo ja kolme siitä lähtevää särmää yhtyy koordiaattiakseleihi. Määritä kuutio kärkipisteide koordiaatit. Laske samasta kärjestä lähtevä särmä ja avaruuslävistäjä välie kulma. Ratkaisu. Kärkipisteide koordiaatit ovat (0,0,0), (,0,0), (0,,0), (0,0,), (,,0), (,0,), (0,,) ja (,,). Samasta kärjestä lähtevät särmä ja avaruuslävistäjä voidaa esittää vektoreia s = (,0,0) ja a = (,,). Niide välise kulma γ kosii o jote γ = cos ( cos γ = ) 3 s a s a = + 0 + 0 3 54,7. = 3, b) Sijoita yksikkökuutio R 4 : positiiviste akseli osie raajaamaa osaa site, että yksi kärki tulee origoo ja eljä siitä lähtevää särmää yhtyy koordiaattiakseleihi. Määritä kuutio kärkipisteide koordiaatit. Laske samasta kärjestä lähtevä särmä ja avaruuslävistäjä välie kulma. Ratkaisu. Kärkipisteide koordiaatit ovat kute a-kohdassa (0,0,0,0), (,0,0,0), (0,,0,0),... (,,,). Niitä o 2 4 = 6 kappaletta. Samasta kärjestä alkavaa särmää ja avaruuslävistäjää edustavat vektorit s = (,0,0,0) ja a = (,,,), {0220 } 4

ja iide välise kulma γ kosii o cos γ = s a s a = + 0 + 0 + 0 4 = 2. Vektorie välise kulma asteluku o siis γ = cos ( 2) = 60. 7. a) Olkoo u R, ja γ ı se sekä katavektori e ı välie kulma kaikilla ı {, 2,... }. Osoita, että cos 2 γ + cos 2 γ 2 +... + cos 2 γ =. Ratkaisu. Olkoo u = (u,..., u ı,..., u ). Tällöi u e ı = u ı, ja toisaalta u e ı = u e ı cos γ ı. Siis mistä seuraa, koska e ı =, u e ı cos γ ı = u ı, cos γ ı = u ı u. Niipä äide kosiie eliöide summa o u 2 u 2 + u2 2 u 2 +... + u2 u 2 = u 2 u 2 =. b) Osoita, että R : vektorit toteuttavat kolmioepäyhtälö u + v u + v. Ohje: Sovella vektorimuotoista CBS-epäyhtälöä. Ratkaisu. u + v 2 = (u + v) (u + v) = u 2 + 2 u v + v 2 u 2 + 2 u v + v 2 = ( u + v ) 2, mistä väite seuraa. {0220 } 5

8. Osoita, että keskiarvot H, G, A ja C sijaitsevat pieimmä ja suurimma u-luvu välissä. Ratkaisu. Olkoot m ja M piei ja suuri positiivisista u-luvuista. Tällöi H) ja H = u +... + u H = u +... + u M +... + M +... + m m = M = m = M, = m. G) ja G = u u 2... u M M... M = M = M, G = u u 2... u m m... m = m = m. A) ja A = u +... + u M +... + M = M = M, A = u +... + u m +... + m = m = m. C) u 2 +... + u 2 Mu +... + Mu = M(u +... + u ), jote C = u2 +... + u 2 u +... + u M. u 2 +... + u 2 mu +... + mu = m(u +... + u ), jote C = u2 +... + u 2 u +... + u m. {0220 } 6

9. Todista epäyhtälö G A yhtäsuuruusehtoiee. Ohje: Tälle epäyhtälölle löytyy useita erilaisia todistuksia, mutta teoksessa [] esitetää seuraava erityise erokas ajatus. Voidaa rajoituksetta olettaa, että u u 2... u. Geometrie keskiarvo G sijaitsee pieimmä ja suurimma u-luvu välissä, jote o olemassa k, jolle u k G u k+. Koska k ı= u ı G ( t ) dt + G ı=k+ Guı( G t ) dt 0, (2) ja koska itegroitavat ovat ei-egatiivisia, o yhtäsuuruus voimassa, jos ja vai jos u ı = G kaikilla ı {, 2,... }. Osoita, että (2) sieveee epäyhtälöksi G A. Ratkaisu. Itegroitie jälkee epäyhtälö (2) vasemma puole esimmäie summa tulee muotoo k l G k l (u... u k ) + u +... + u k, G ja toie summa vastaavasti u k+ +... u G l (u k+... u ) ( k) + ( k) l G. Sijoittamalla ämä epäyhtälöö (2) saadaa l G + u +... u G Se sieveee :llä jakamalla muotoo l G + A G l (u... u ) 0. l G 0, ja edellee epäyhtälöksi A G A G. 0. a) Todista epäyhtälö H G yhtäsuuruusehtoiee. Ratkaisu. Sovelletaa epäyhtälöä G A u-lukuje kääteislukuihi. b) Todista epäyhtälö A C yhtäsuuruusehtoiee. Ratkaisu. Sovelletaa CBS-epäyhtälöä lukuihi (,..., ) ja (u,..., u ). {0220 } 7

2. osa, ks. Solmu 3/200. Osoita, että fuktio f(x) = x 2 o aidosti koveksi. Ratkaisu. Olkoo u, v R ja λ ]0,[. Epäyhtälöt f ( λu + ( λ)v) λf(u) + ( λ)f(v) ( λu + ( λ)v ) 2 λu 2 + ( λ)v 2 λ(λ )u 2 2λ(λ )uv + λ(λ )v 2 0 u 2 2 uv + v 2 0 (u v) 2 0 ovat yhtäpitäviä. Viimeie iistä o tosi, jote kaikki ovat tosia. Viimeisestä epäyhtälöstä ähdää myös, että yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u = v, jote f o aidosti koveksi. 2. Osoita, että fuktio g(x) = x, x > 0, o aidosti koveksi. Ratkaisu. Olkoo u, v R + ja λ ]0,[. Epäyhtälöt f ( λu + ( λ)v) λf(u) + ( λ)f(v) ( λu + ( λ)v ) λu + ( λ)v ( λu + ( λ)v )( λu + ( λ)v ) 2λ( λ) λ( λ) ( u v + v ) u 2 u v + v u ovat yhtäpitäviä. Viimeie iistä o tosi, jote kaikki ovat tosia. Yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u = v, jote g o aidosti koveksi. 3. Keksi esimerkki koveksista fuktiosta f : [0,] R, joka o a) jatkuva, b) epäjatkuva. Ratkaisu. a) Fuktio f : [0,] R, f(x) = x o koveksi ja jatkuva. b) Fuktio f(x) = o koveksi mutta ei jatkuva. {, ku x = 0, x, ku 0 < x, {0220 } 8

4. Osoita, että jos f ja g ovat välillä I kovekseja fuktioita ja jos a sekä b ovat ei-egatiivisia, ii lieaarikombiaatio af + bg o koveksi. Ratkaisu. Olkoot x, y I sekä λ ]0,[ mielivaltaisesti valittuja. Tällöi, koska f ja g ovat kovekseja ja a, b 0, o (af + bg)(λx + ( λ)y) = af(λx + ( λ)y) + bf(λx + ( λ)y) aλf(x) + a( λ)f(y) + bλg(x) + b( λ)g(y) jote af + bg o koveksi. = λ(af + bg)(x) + ( λ)(af + bg)(y), 5. Osoita, että välillä I määritelty fuktio f o koveksi, jos ja vai jos f(v) f(x) v x kaikille ehdo u < x < v toteuttaville väli I luvuille. (3) Ratkaisu. Olkoot [u,v] I. Luku x ]u,v[, jos ja vai jos o olemassa λ ]0,[ site, että x = λu + ( λ)v. Epäyhtälöt f(v) f(x) v x f(v) f( λu + ( λ)v ) v λu ( λ)v f(v) f( λu + ( λ)v ) λ() λf(v) λf(u) f(v) f ( λu + ( λ)v ) f ( λu + ( λ)v ) λf(u) + ( λ)f(v) ovat yhtäpitäviä, jote f o koveksi, jos ja vai jos ehto (3) o voimassa. {0220 } 9

6. Osoita, että välillä I määritelty fuktio f o koveksi, jos ja vai jos f(x) f(u) x u kaikille ehdo u < x < v toteuttaville väli I luvuille. (4) Ratkaisu. Olkoot [u,v] I. Luku x ]u,v[, jos ja vai jos o olemassa λ ]0,[ site, että x = λu + ( λ)v. Epäyhtälöt f(x) f(u) x u f ( λu + ( λ)v ) f(u) λu + ( λ)v f ( λu + ( λ)v ) f(u) ( λ)() f ( λu + ( λ)v ) f(u) ( λ)() f ( λu + ( λ)v ) λf(u) + ( λ)f(v) ovat yhtäpitäviä, jote f o koveksi, jos ja vai jos ehto (4) o voimassa. 7. Todista, että avoimella välillä määritelty koveksi fuktio o jatkuva. Ratkaisu. Olkoo ]a,b[ koveksi fuktio f määrittelyväli ja t ]a,b[. Osoitetaa, että f o jatkuva pisteessä t. Koska väli ]a,b[ o avoi, o olemassa c, d, x, y ]a,b[ site, että a < c < x < t < y < d < b. Kaksoisepäyhtälö f(t) f(c) t c f(t) f(x) t x f(d) f(t). d t vase ja oikea puoli ovat x:stä riippumattomia, jote merkitsemme e vakioiksi m ja m. Siis mistä seuraa m f(t) f(x) t x m, m(t x) f(t) f(x) m (t x). {0220 } 0

Ku x t, ii t x 0, jote f(x) f(t). Siis, Kaksoisepäyhtälöstä lim f(x) = f(t). (5) x t f(t) f(c) t c f(y) f(t) y t f(d) f(t) d t seuraa samalla tavalla jote f o jatkuva pisteessä t. lim f(y) = f(t), (6) y t+ 8. Osoita, että fuktio f : R + R, f(x) = x l x, o aidosti koveksi. Ratkaisu. Toie derivaatta f (x) = x > 0 kaikilla x R +, jote f o aidosti koveksi. 9. Osoita, että jos positiiviste lukuje u,..., u aritmeettie keskiarvo o, ii u u 2... u u u u u 2 2... u u, ja että yhtäsuuruudet ovat voimassa, jos ja vai jos u k = kaikilla k {,..., }. Ratkaisu. Kaksoisepäyhtälö vase puoli yhtäsuuruusehtoiee seuraa välittömästä keskiarvoepäyhtälöstä G A. Oikea puoli yhtäsuuruusehtoiee puolestaa seuraa epäyhtälöteksti kakkososa (Solmu 3/200) viideestä lauseesta. 0. Osoita a) edellise tehtävä erikoistapauksea, b) pelkästää lukio oppimäärää tukeutue, että kaikilla x ]0,[. ( x) x ( + x) +x > Ratkaisu. a) Lukuje x ja + x aritmeettie keskiarvo o, jote väite o edellise tehtävä kaksoisepäyhtälö oikea puole erikoistapaus. {0220 }

b) Fuktio f(x) = ( x) x ( + x) +x saa yksiomaa positiivisia arvoja, ku 0 x <, jote se logaritmi g(x) = l f(x) = ( x) l ( x) + ( + x) l ( + x) o äillä x: arvoilla määritelty. Tämä fuktio o derivoituva, ja se derivaatta sieveee muotoo ( ) + x g (x) = l. x Derivaatta o positiivie, ku 0 < x <, jote g o aidosti kasvava. Koska g(0) = 0 ja g o jatkuva välillä [0,[, o g(x) > 0, ku 0 < x <. Tästä seuraa, koska g(x) = l f(x), että f(x) >, ku 0 < x <.. Osoita, että jos a, b, c ovat positiivisia ja a + b + c =, ii Milloi yhtäsuuruus o voimassa? a 2 + b 2 + c 2 3. Ratkaisu. Fuktio f(x) = x, (x > 0), o aidosti koveksi. Jesei epäyhtälö mukaa f(aa + bb + cc) af(a) + bf(b) + cf(c), eli a 2 + b 2 + c a 2 a + b b + c c = 3, mistä väite seuraa. Jesei epäyhtälö yhtäsuuruusehdo mukaa yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos a = b = c = 3. Tehtävä voidaa ratkaista myös geometrisesti, jolloi a:, b: ja c: rajaamie positiivisiksi käy tarpeettomaksi. Nimittäi a + b + c = o erää R 3 :ssa sijaitseva taso yhtälö. Origo etäisyys tästä tasosta o d = 3. Origo kautta kulkeva taso ormaali siis leikkaa taso pisteessä, joka etäisyys origosta o d. Kaikkie muide taso pisteide etäisyys origosta o suurempi kui d, mistä väite seuraa. {0220 } 2

2. Osoita, että jos luvut u k ovat positiivisia ja jos u + u 2 +... + u =, ii ( u 2 + u 2 2 +... + u 2 ) 2 u 3 + u 3 2 +... + u 3. Milloi yhtäsuuruus o voimassa? Ratkaisu. Fuktio f(x) = x 2 o aidosti koveksi. Jesei epäyhtälöä soveltae saadaa f(u u +... + u u ) u f(u ) +... + u f(u ), eli ( u 2 + u 2 2 +... + u 2 ) 2 u 3 + u 3 2 +... + u 3. Jesei epäyhtälö yhtäsuuruusehdo mukaa yhtäsuuruus o voimassa, jos ja vai jos u =... = u =. {0220 } 3