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

Samankaltaiset tiedostot
3 Lukujonon raja-arvo

3 Lukujonon raja-arvo

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

Analyysi A. Harjoitustehtäviä lukuun 1 / kevät 2018

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

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

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

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

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

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

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

Analyysi I (mat & til) Demonstraatio IX

Täydellisyysaksiooman kertaus

2 Funktion derivaatta

Reaaliluvut. tapauksessa metrisen avaruuden täydellisyyden kohdalla. 1 fi.wikipedia.org/wiki/reaaliluku 1 / 13

1 Määrittelyjä ja aputuloksia

reaalifunktioiden ominaisuutta, joiden perusteleminen on muita perustuloksia hankalampaa. Kalvoja täydentää erillinen moniste,

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

Kuinka määritellään 2 3?

Konvergenssilauseita

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Derivaattaluvut ja Dini derivaatat

Tenttiin valmentavia harjoituksia

1 Supremum ja infimum

2 Funktion derivaatta

Luku 2. Jatkuvien funktioiden ominaisuuksia.

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

x > y : y < x x y : x < y tai x = y x y : x > y tai x = y.

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Toispuoleiset raja-arvot

1. Olkoon f :, Ratkaisu. Funktion f kuvaaja välillä [ 1, 3]. (b) Olkoonε>0. Valitaanδ=ε. Kun x 1 <δ, niin. = x+3 2 = x+1, 1< x<1+δ

Sarjojen suppenemisesta

Lukujonon raja-arvo 1/7 Sisältö ESITIEDOT: lukujonot

1 Reaaliset lukujonot

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

4.3 Moniulotteinen Riemannin integraali

Matematiikan peruskurssi 2

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

6 Eksponentti- ja logaritmifunktio

5 Riemann-integraali ANALYYSI B, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Ala- ja yläintegraali

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

Jonot. Lukujonolla tarkoitetaan ääretöntä jonoa reaalilukuja a n R, kun indeksi n N. Merkitään. (a n ) n N = (a n ) n=1 = (a 1, a 2, a 3,... ).

Funktiojonon tasainen suppeneminen

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

Analyysi 1. Pertti Koivisto

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

Funktiojonot ja funktiotermiset sarjat Funktiojono ja funktioterminen sarja Pisteittäinen ja tasainen suppeneminen

Matemaattisen analyysin tukikurssi

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

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

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

Tehtävä 3. Määrää seuraavien jonojen raja-arvot 1.

Lukujoukot. Luonnollisten lukujen joukko N = {1, 2, 3,... }.

Topologia I Harjoitus 6, kevät 2010 Ratkaisuehdotus

Analyysi A. Raja-arvo ja jatkuvuus. Pertti Koivisto

DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1 1. ALUKSI. Joukko-oppia

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

Raja-arvot ja jatkuvuus

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

Sarja. Lukujonosta (a k ) k N voi muodostaa sen osasummien jonon (s n ): s 1 = a 1, s 2 = a 1 + a 2, s 3 = a 1 + a 2 + a 3,...,

Analyysi III. Jari Taskinen. 28. syyskuuta Luku 1

d Todista: dx xn = nx n 1 kaikilla x R, n N Derivaatta Derivaatta ja differentiaali

Vastausehdotukset analyysin sivuainekurssin syksyn välikokeeseen

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

Topologia IA, kesä 2017 Harjoitus 1

3 Derivoituvan funktion ominaisuuksia

MS-C1540 Euklidiset avaruudet

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Analyysi 2. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Kevät Anna sellainen välillä ] 2, 2[ jatkuva ja rajoitettu funktio f, että

Äärettömät raja-arvot

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

Tällöin on olemassa reaalilukuja c, jotka kuuluvat jokaiselle välille I n = [a n, b n ]. Toisin sanoen a n c b n kaikilla n.

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

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

MS-A010{3,4,5} (ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

LASKIN ON SALLITTU ELLEI TOISIN MAINITTU! TARKISTA TEHTÄVÄT KOKEEN JÄLKEEN JA ANNA PISTEESI RUUTUUN!

Johdatus matemaattisen analyysin teoriaan

3.1 Väliarvolause. Funktion kasvaminen ja väheneminen

Kuvaus eli funktio f joukolta X joukkoon Y tarkoittaa havainnollisesti vastaavuutta, joka liittää joukon X jokaiseen alkioon joukon Y tietyn alkion.

Injektio (1/3) Funktio f on injektio, joss. f (x 1 ) = f (x 2 ) x 1 = x 2 x 1, x 2 D(f )

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 2: Sarjat

Epälineaaristen yhtälöiden ratkaisumenetelmät

MS-C1350 Osittaisdifferentiaaliyhtälöt Harjoitukset 5, syksy Mallivastaukset

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 11

Ratkaisuehdotus 2. kurssikokeeseen

Reaaliarvoisen yhden muuttujan funktion raja arvo LaMa 1U syksyllä 2011

2. Todista Lause 1.2 : Jos I on ylinumeroituva indeksijoukko ja a i > 0kaikillai 2 I, niin P i2i a i = 1.

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

Matematiikan tukikurssi

8 Potenssisarjoista. 8.1 Määritelmä. Olkoot a 0, a 1, a 2,... reaalisia vakioita ja c R. Määritelmä 8.1. Muotoa

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

Tehtävä 1. Arvioi mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa. Vihje: voit aloittaa kokeilemalla sopivia lukuarvoja.

Mikäli funktio on koko ajan kasvava/vähenevä jollain välillä, on se tällä välillä monotoninen.

Matematiikan tukikurssi

VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN

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

Transkriptio:

Analyysi Harjoituksia lukuihin 3 / Syksy 204. Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko { 2x A = x ]4, [. x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu. 2. Anna jokin ylä- ja alaraja joukoille { x( x) A = x ], [, x 0 x { ( ) mn ja B = m, n Z+. m 2 + n 2 3. Osoita, että n k= k(k + ) = n n + (n Z + ) esittämällä summattava lauseke kahden rationaalilausekkeen erotuksena ja hyödyntämällä sitten summauksessa tapahtuvaa kumoutumista. 4. Merkitse itseisarvoepäyhtälöillä, että (a) luvun x etäisyys luvusta 5 on vähemmän kuin 3 ja luku x on erisuuri kuin 5, (b) luvun x etäisyys luvusta 4 on korkeintaan 2, (c) 2x 2 + 3 eroaa luvusta 2 vähemmän kuin 0 00. 5. Osoita, että jos x 2 < 9, niin 2x 2 8 < 9 0. 6. Etsi sellainen luku K > 0, että x + x + 4 2 K x 5 3 kaikilla x ]4, 6[. 7. Määritä suurin sellainen ε > 0, että U ε (a) I, kun (a) a = 2, I = ]0, 3[, (b) a = 2, I = [, 3 2 (c) a = 0, I = [, [, (d) a =, I = ], 4[. Tässä tehtävässä vastauksia ei tarvitse perustella täsmällisesti. Esimerkiksi joukkojen sijaintiin lukusuoralla tukeutuva perustelu on riittävä.

8. Anna jokin sellainen luku δ > 0, että jos x U δ (4), niin x 3 < 2h aina, kun x 4 < h (missä 0 < h < ). 9. Oletetaan, että x a < 2 5 ja y a < 2 5 (x, y, a R). Mitä voit kolmioepäyhtälön avulla päätellä etäisyydestä x y? 0. Osoita täsmällisesti perustellen, että jos a < x < b ja a < y < b, niin x y < b a (x, y, a, b R). Mikä on väitteen geometrinen tulkinta?. Olkoon f(x) = Anna laajin sellainen väli I R, että { x + 3, kun x <, 3 2x 3, kun x. (a) inf A = 2 ja sup A = 4, (b) inf A = 2 ja sup A = 5, (c) inf A = ja sup A = 4, (d) inf A = ja sup A = 5, kun A = {f(x) x I. Tässä tehtävässä ei tarvitse antaa täsmällistä perustelua, että infimum ja supremum toteuttavat vaaditut ehdot. Esimerkiksi funktion kuvaajaan tukeutuva perustelu on riittävä. 2. Olkoon A R, A. Onko mahdollista, että kaikilla ε > 0? sup A inf A < ε 3. Olkoot A, B R, A, B ylhäältä rajoitettuja joukkoja. Aseta suuruusjärjestykseen sup A, sup A B ja sup A B. Vastaus on perusteltava. 4. Olkoon Määritä min A, inf A, max A ja sup A. { n + ( ) n A = n Z+. n ( ) n 5. Voidaan helposti osoittaa, että 2 on joukon { 4n 2 A = n Z + 2n + yläraja. Osoita vastaoletusta käyttämällä, että mikään luku 2 t (t > 0) ei voi olla joukon A yläraja.

6. Olkoon A tehtävän 5 joukko. Osoita, että mikään luku 2 t (t > 0) ei voi olla joukon A yläraja antamalla jokin sellainen joukon A alkio a, että a > 2 t. 7. Olkoon A = Määritä täsmällisesti perustellen sup A. { y R y = x + 2 x +, x 0. 8. Olkoon A tehtävän 7 joukko. Määritä täsmällisesti perustellen inf A. 9. Määritä täsmällisesti perustellen joukon { n 2 + 4 (a) n Z n 2 +, (b) + 3 supremum ja infimum. { 3 m 2 n m, n Z + 20. Olkoon x n = 6n 5 (n Z + ). 2n + 5 Määritä jokin sellainen n 0 Z +, että x n 3 < 0,0 aina, kun n n 0. 2. Osoita lukujonon raja-arvon määritelmän perusteella, että 2k + k 2k =. 22. Osoita lukujonon raja-arvon määritelmän perusteella, että ( n2 + 3 n ) = 0. 23. Osoita lukujonon raja-arvon määritelmän perusteella, että n 3 + n + 2n 3 n 2 + 3 = 2. nπ sin 24. Suppeneeko lukujono (x n ), kun x n = n 2? 25. Lukujonosta (x n ) oletetaan, että x = 3 ja x n =. Osoita täsmällisesti perustellen, että lukujonon (x n ) termien joukossa on suurin luku.

26. Anna esimerkki sellaisesta lukujonosta (x n ), että x = ja x n =, mutta lukujonon (x n ) termien joukossa ei ole suurinta lukua. Tässä tehtävässä tuloksia ei tarvitse perustella täsmällisesti (eli riittää antaa vaadittu esimerkki). 27. Oletetaan, että lukujono (x n ) suppenee ja < x n < 2. Osoita, että on olemassa sellainen n 0 Z +, että < x n < 2 kaikilla n > n 0. 28. Osoita suoraan lukujonon raja-arvon määritelmän perusteella, että jos x n = x, niin x 3 n = x 3. 29. Anna esimerkki sellaisista lukujonoista (x n ) ja (y n ), että x n < y n kaikilla n Z + ja x n = y n = 3. 30. Määritä π n + 2 2n. 3. Määritä sellainen vakio b R, että ( n2 + bn n 2 + n ) = 3. 2 + cos(π + sin(n + π)) 32. Määritä. n 33. Olkoon lukujono (x n ) kasvava. Osoita todeksi tai (vastaesimerkillä) epätodeksi, että jos y n = x n + x n+ (n Z + ), niin myös lukujono (y n ) on kasvava. 34. Olkoon A R + jokin epätyhjä ylhäältä rajoitettu joukko ja m n = min { m Z + m 0 n on joukon A yläraja (n Z + ). Osoita, että lukujono (x n ) suppenee, kun x n = m n 0 n. 35. Olkoon (x n ) tehtävän 34 lukujono. Osoita, että x n = sup A.

36. Määritä raja-arvo ( (a) + 7n+3 ( ) 2n 2n, (b). n) 2n ( 37. Määritä raja-arvo ) n. n 2 38. Osoita, että kaikilla n Z +. (n + )! < e n i=0 i! < 2 (n + )! 39. Osoita, että lukujono (x n ) on rajoitettu, ja muodosta jokin lukujonon (x n ) suppeneva osajono (jollainen on nyt olemassa Bolzano-Weierstrassin lauseen nojalla), kun x n = n + n + 2 + n ( )n 2n +. 40. Osoita Cauchyn suppenemiskriteeriä käyttäen, että raja-arvo on olemassa. n k=0 k! 4. Oletetaan, että (x n ) ja (y n ) ovat Cauchyn jonoja ja c R. Todista suoraan Cauchyn jonon määritelmään nojautuen, että myös jono (cx n + y n ) on Cauchyn jono. 42. Anna esimerkki sellaisista lukujonoista (x n ) ja (y n ), että x n, y n 0 ja (a) x n y n, (b) x n y n 4, (c) x n y n 0. Huom. Riittää määrittää vadittavat raja-arvot. Suppenemistuloksia ei tarvitse perustella nojautumalla suoraan määritelmään. 43. Osoita suoraan määritelmän perusteella, että 44. Osoita suoraan määritelmän perusteella, että (a) n 2 + 2n n 2 2n =. =, (b) 2n 3 5n 2 3 =.

45. Funktion raja-arvon määritelmän ehdosta ε > 0: δ > 0: f(x) A < ε aina, kun 0 < x a < δ, saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto δ > 0: ε > 0: f(x) A < ε aina, kun 0 < x a < δ. Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä? 46. Osoita funktion raja-arvon määritelmän perusteella, että 47. Määritä jokin sellainen luku M > 0, että (5x + 3) = 23. x 4 2x 2 8 M x 3 x ]2, 4[, ja osoita funktion raja-arvon määritelmän perusteella (yllä olevaa tulosta hyödyntäen), että x 3 (2x2 8) = 0. 48. Osoita funktion raja-arvon määritelmän perusteella, että x 3 (2x2 4x 5) =. 49. Osoita funktion raja-arvon määritelmän perusteella, että x 2 x + 3 3x 5 = 5. 50. Olkoon a R ja f : R R sellainen funktio, että x a f(x) = 5. Osoita, että kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että f(x) f(y) < ε aina, kun 0 < x a < δ ja 0 < y a < δ. 5. Määritä x 0 (4x 6 + πx 2 ) cos x + π x. 52. Määritä x 0 + ax sin(bx) (b 0).

53. Onko funktiolla sin(x ) f(x) = (x ) x raja-arvo pisteessä x =? Entä onko funktiolla f vasemman- tai oikeanpuoleista raja-arvoa pisteessä x =? Myönteisessä tapauksessa määritä raja-arvot. 54. Olkoon f välillä ]a, b[ aidosti kasvava funktio. Osoita, että jos c ]a, b[, niin rajaarvot f(x) ja f(x) x c x c+ ovat olemassa. 55. Osoita suoraan raja-arvon määritelmään perustuen, että x 3x + x 5 = 3. 56. Kirjoita täsmällinen määritelmä sille, että f(x) =, ja osoita tätä määritelmää käyttäen, x a että x 2 57. Osoita suoraan määritelmään perustuen, että x x 3 x 2 =. x 4 4x 3 =. 58. Määritä x x sin x 2. x 59. Määritä x x x x. 60. Osoita todeksi tai (vastaesimerkillä) epätodeksi, että jos f(x) = ja g(x) = A x a x (A R), niin (g f)(x) = A. x a