εστω f" διαφορη του 0 , f δυο φορες παραγωγισιμη και f'(x)=-f(-x) να αποδειξετε οτι η f ειναι αρτια.....για πειτε τι κανουμε?
Δεν υπάρχει τέτοια συνάρτηση, αλλά η άσκηση αυτή ξεφεύγει από την εξεταστέα ύλη των μαθηματικών κατεύθυνσης. Παρακάτω γράφω την απόδειξη:
Η f είναι 2 φορές παραγωγίσιμη στο R (δεν δίνεται το πεδίο ορισμού οπότε παίρνω το ευρύτερο δυνατό) με f΄΄(x) διάφορο 0 για κάθε x στο R. Επίσης για κάθε x στο R ισχύει f΄(x)=-f(-x) οπότε ισχύει και f΄(-x)=-f(x).
H f΄ είναι παραγωγίσιμη στο R αφού η f είναι 2 φορές παραγωγίσιμη στο R, οπότε f΄΄(x)=(f΄(x))΄=(-f(-x))΄=f΄(-x). Από τις σχέσεις f΄΄(x)=f΄(-x) και f΄(-x)=-f(x) προκύπτει f΄΄(x)=-f(x). Επομένως η f πρέπει να ικανοποιεί την διαφορική εξίσωση:
f΄΄(x)=-f(x) <=> f΄΄(x)+f(x)=0 όπου x ανήκει R
Αυτή η συνήθης διαφορική εξίσωση είναι γραμμική με σταθερούς συντελεστές, 2ης τάξης ομογενής. Η γενική λύση αυτής της διαφορικής εξίσωσης είναι η:
f(x)=Aημx+Βσυνx, x ανήκει R όπου Α και Β πραγματικές σταθερές
f΄(x)=Ασυνx-Βημx
f΄΄(x)=-Αημx-Βσυνx=-f(x)
Για να ισχύει f΄(x)=-f(-x) πρέπει να ισχύει η σχέση Ασυνx-Βημx=-Βσυνx+Αημx για κάθε x ανήκει R. Αυτή η απαίτηση ικανοποιείται όταν Β=-Α οπότε η f γράφεται στη μορφή:
f(x)=A(ημx-συνx)
f΄(x)=Α(συνx+ημx)=Α(ημx+συνx)
f΄΄(x)=A(συνx-ημx)=-Α(ημx-συνx)=-f(x)
Η εξίσωση f΄΄(x)=0 ή η ισοδύναμη f(x)=0 έχει πάντα άπειρες λύσεις στο R για οποιαδήποτε τιμή της παραμέτρου Α.
α) Αν Α=0 τότε έχουμε την σταθερή συνάρτηση f(x)=0
β) Αν Α διάφορο από 0 τότε η εξίσωση f(x)=0 γράφεται ισοδύναμα εφx=1 και έχει λύσεις τα x=κπ+π/4 όπου κ ακέραιος
Άρα δεν υπάρχει συνάρτηση f 2 φορές παραγωγίσιμη στο R με f΄΄(x) διάφορο 0 στο R τέτοια ώστε f΄(x)=f(-x).
Επίσης έχουμε:
f(x)=Α(ημx-συνx)
f(-x)=Α(-ημx-συνx)=-Α(ημx+συνx)
Παρατηρούμε ότι η f δεν είναι ούτε άρτια ούτε περιττή συνάρτηση αν Α διάφορο 0. Αν Α=0 τότε έχουμε f(x)=0 που είναι και άρτια και περιττή συνάρτηση ταυτόχρονα.
Σημείωση: Το μήνυμα αυτό γράφτηκε 13 χρόνια πριν. Ο συντάκτης του πιθανόν να έχει αλλάξει απόψεις έκτοτε.