Kalkulus appletek

Előző Kezdőlap Következő

Közbülső érték tétel (Bolzano tétel)

Ha egy függvény egy szakaszon folytonos, akkor ott nem tartalmaz lyukat, következésképpen nem "ugorhat át" értékeket. Ha egy függvény az x = a és x = b közötti zárt szakaszon folytonos, akkor az a és b közé eső minden egyes x számhoz függvényértéket rendel. Egészen pontosan minden f (a) és f (b) közé eső függvényértéket hiánytalanul fel fog venni. Szabatosabb megfogalmazással a közbülső érték tétel a következőt állítja:

Legyen f egy [a,b] zárt intervallumon folytonos függvény. Ha k egy f (a) és f (b) közé eső szám, akkor létezik legalább egy olyan c szám az [a,b] intervallumon belül, amelyre f (c) = k.

Az alábbi applet ennek megértésében fog segíteni. A [0,2] intervallumot fogjuk megnézni néhány függvényre.

Próbálja ki a következőket:

  1. Az első ábra egy parabolarészletet mutat, amely folytonos a [0,2] intervallumon. Ha k = 1, található-e olyan c bemenő érték, amelyre f (c) = k ? Tolja el a c csúszkát, vagy írjon be egy sejtést a c mezőbe úgy, hogy a célkereszt vízszintes értéke megegyezzen az y = k = 1 értékkel! Nyilvánvalóan a válasz az, hogy c = 1. Figyelje meg, hogy bármely 0 és 4 közé (azaz f (0) és f (2) közé) eső k-hoz létezik olyan c szám, amelyhez a függvény éppen ezt a k értéket rendeli!

  2. Válassza ki a második példát! Ez a megnyújtott szinuszgörbe részlet is folytonos a [0,2] intervallumon. Ha k = 1, található-e olyan c bemenő érték, amelyre f (c) = k ? Tolja el a c csúszkát, vagy írjon be egy sejtést a c mezőbe, amelyre c kiadja az y = k = 1 értéket! Jelen esetben két jó értékünk van c-re. Ezzel nincs is semmi probléma, hiszen a közbülső érték tétel csak annyit mond, hogy legalább egy c értéknek léteznie kell, s nem pontosan egynek.

  3. Válassza ki a harmadik példát! Ennek a függvénynek függőleges aszimptotája van az x = 1 helyen, így nem folytonos. Ha k = 0.5, létezik-e olyan c bemenő érték, amelyre f (c) = k ? Tolja el a c csúszkát, vagy írjon be egy sejtést a c mezőbe! Most semmi sem működik. A folytonosság hiánya miatt a függvény "átugorhatja" az y = 0.5 értéket, sőt, igazából minden -1 és 1 közé eső értéket átugrik.

  4. Válassza ki a negyedik példát! Ez a függvény az x = 1 helyen 1-ről 2-re ugrik. Ezt hívtuk szakadásnak, tehát a függvény nem folytonos. Ha k = 1.5, létezik-e olyan c bemenő érték, amelyre f (c) = k ? Tolja el a c csúszkát, vagy írjon be egy sejtést a c mezőbe! Most sem működik a dolog. A folytonosság hiánya miatt a függvény "átugorhatja" az y = 1.5 értéket.

  5. Válassza ki az ötödik példát! Ez a függvény lyukas az x = 1 helyen, vagyis hézagpontja van, így nem folytonos. Ha k = 1, létezik-e olyan c bemenő érték, amelyre f (c) = k ? Tolja el a c csúszkát, vagy írjon be egy sejtést a c mezőbe! Most sem működik a dolog. A folytonosság hiánya miatt a függvény "átugorhatja" az y = 1 értéket.

Amint látjuk, a közbülső érték tétel csak a folytonos függvényekre érvényes. A diszkontinuitás lehetővé teszi, hogy egy függvény "átugorjon" értékeket.

Creative Commons License
Szerző: Thomas S. Downey. Szerzői jog: Creative Commons Attribution 3.0 License.

Előző Kezdőlap Következő