Teorema de Bolzano

La demostración se hace mediante el teorema de Bolzano: “Sí una función es continua en un intervalo cerrado [a, b] y en los extremos del mismo toma valores ...
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Para demostrar que las funciones f (x ) = sen x y g(x ) =

1 se cortan en el intervalo x

5π   2 π, 2  , debemos demostrar que en dicho intervalo, existe un valor “c” tal que:   f (c ) = g (c )

La demostración se hace mediante el teorema de Bolzano: “Sí una función es continua en un intervalo cerrado [a, b] y en los extremos del mismo toma valores de signo contrario, dicha función se anula al menos en un punto interior del intervalo” Como nos piden demostrar que f (c ) = g (c ) , esto es equivalente a demostrar que: f (c ) − g(c ) = 0

Para demostrar esto último se genera una nueva función H(x). H(x ) = f (x ) − g(x ) = sen x −

1 x 5π   H(x) es una función continua en el intervalo 2 π,  por ser resta de funciones 2 

continuas en dicho intervalo. f (x ) = sen x es continua en todo R por definición, y g(x ) = 

5π 



1 es continua en R − {0} , x

5π 

pero como 0 ∉ 2π,  , g(x ) = también es continua en 2 π,  . 2 x 2   1

H (2π ) = f (2π ) − g(2 π ) = sen 2π −

1 1 = 0− 0 2 5π 2 5π  2   2   2 

La función H(x) cumple las condiciones del teorema de Bolzano, por lo tanto, existe al  

menos un valor c ∈  2 π,

5π   tal que H(c) = 0 2  H (c ) = f (c ) − g(c ) = sen c −

1 1 = 0 ⇒ sen c = c c