Έστω συνάρτηση f ορισμενη και συνεχης [0,1] με f(0)=f(1).
(i)Να βρεις το πεδιο ορισμου της συναρτησης g(x)=f(x)-f(x+1/3)
(ii)Υπολογισε την τιμη του αθροισματος g(0)+g(1/3)+g(2/3)
(iii)Να δειξεις οτι η εξισωση f(x)=f(x+1/3) εχει μια τουλαχιστον ριζα στο [0,1)
Μπορει καποιος να με βοηθησει στο iii?
(i) 0<=x<=1 και 0<=x+(1/3)<=1 => -(1/3)<=x<=2/3. Από την συναλήθευση των ανισοτήτων προκύπτει 0<=x<=2/3. Άρα το πεδίο ορισμού της g είναι το [0, 2/3] και η g είναι συνεχής σε αυτό επειδή η f είναι συνεχής στο [0,1].
(ii) g(0)+g(1/3)+g(2/3)=f(0)-f(1/3)+f(1/3)-f(2/3)+f(2/3)-f(1)=f(0)-f(1)=0 αφού f(0)=f(1)
(iii) Αν g(0)=0 ή g(1/3)=0 ή g(2/3)=0 τότε το 0 ή το 1/3 ή το 2/3 αντίστοιχα αποτελεί ρίζα της εξίσωσης g(x)=0 και ανήκουν στο διάστημα [0,2/3].
Θα εξεταστεί η περίπτωση κανένα από αυτά να μην είναι μηδέν
α. Αν g(0)>0 και g(1/3)>0 τότε g(2/3)=-g(0)-g(1/3)<0 οπότε g(1/3)g(2/3)<0
β. Αν g(0)>0 και g(2/3)>0 τότε g(1/3)=-g(0)-g(2/3)<0 οπότε g(0)g(1/3)<0 και g(1/3)g(2/3)<0
γ. Αν g(1/3)>0 και g(2/3)>0 τότε g(0)=-g(1/3)-g(2/3)<0 οπότε g(0)g(1/3)<0
δ. Αν g(0)<0 και g(1/3)<0 τότε g(2/3)=-g(0)-g(1/3)>0 οπότε g(1/3)g(2/3)<0
ε. Αν g(0)<0 και g(2/3)<0 τότε g(1/3)=-g(0)-g(1/3)>0 οπότε g(0)g(1/3)<0 και g(1/3)g(2/3)<0
στ. Αν g(1/3)<0 και g(2/3)<0 τότε g(0)=-g(1/3)-g(2/3)>0 οπότε g(0)g(1/3)<0
ζ. Αν g(0)>0 και g(1/3)<0 ή g(0)<0 και g(1/3)>0 τότε g(0)g(1/3)<0
η. Αν g(0)>0 και g(2/3)<0 ή g(0)<0 και g(2/3)>0 τότε g(0)g(2/3)<0
θ. Αν g(1/3)>0 και g(2/3)<0 ή g(1/3)<0 και g(2/3)>0 τότε g(1/3)g(2/3)<0
Αν g(0), g(1/3) και g(2/3) διάφορα του μηδενός τότε σε κάθε περίπτωση όπως αποδείχτηκε υπάρχουν τουλάχιστον δύο x1, x2 τέτοια ώστε 0<=x1<x2<=2/3 ώστε g(x1)g(x2)<0 και επειδή η g είναι συνεχής στο [x1, x2], τότε σύμφωνα με το θεώρημα Bolzano υπάρχει τουλάχιστον ένα x0 ανήκει (x1,x2) γνήσιο υποσύνολο του [0,2/3] γνήσιο υποσύνολο του [0,1) ώστε να ισχύει g(x0)=0
Άρα σε κάθε περίπτωση υπάρχει τουλάχιστον ένα x0 στο [0, 2/3] ώστε g(x0)=0 => f(x0)=f(x0+1/3).