שאלת מבחן באינפי 1 / חדו"א 1 - האוניברסיטה הפתוחה 2021 - רציפות במידה שווה
קורס: אינפי 1 / חדו"א 1
אוניברסיטה: האוניברסיטה הפתוחה
שנה: 2021
סמסטר: ב
נושאים: רציפות במידה שווה, פונקציות, הוכח או הפרך, הוכחה
רמת קושי: בינוני
הוכיחו או הפריכו: הפונקציה $f(x) = \dfrac{\sin\frac{1}{x}}{1+\frac{1}{x}}$ רציפה במידה שווה בקטע $(0, \infty)$.
רמז: שימו לב ש-$f(x) = \frac{x\sin(1/x)}{x+1}$, שמתקרבת ל-0 גם כאשר $x\to 0^+$ וגם כאשר $x\to\infty$. חלקו את $(0,\infty)$ לקטע סגור וחסום ולשארית, והשתמשו במשפט קנטור.
פתרון: **הטענה נכונה** — $f$ רציפה במידה שווה על $(0,\infty)$.
**הוכחה:** נכתוב $f(x) = \dfrac{x\sin(1/x)}{x+1}$. שימו לב ש-$|f(x)| \leq \dfrac{x}{x+1} < 1$ ו-$|f(x)| \leq \dfrac{x}{x+1} \leq x \to 0$ כאשר $x \to 0^+$. גם $|f(x)| \leq \dfrac{1}{x+1} \to 0$ כאשר $x \to \infty$.
יהי $\varepsilon > 0$. בחרו $M > 0$ גדול כך ש-$\dfrac{1}{M+1} < \dfrac{\varepsilon}{2}$.
**הרחבה ל-$[0, 2M]$:** הגדירו $\tilde{f}(0) = 0$. אז $\tilde{f}$ רציפה על $[0,2M]$ (קל לבדוק $\lim_{x\to 0^+} f(x) = 0$). ממשפט קנטור, $\tilde{f}$ רציפה במידה שווה על $[0,2M]$: קיים $\delta > 0$ כך ש-$|x-y| < \delta$ ו-$x,y \in [0,2M]$ גוררים $|f(x)-f(y)| < \varepsilon$.
**עבור $x, y \in (0,\infty)$ עם $|x-y| < \min(\delta, M)$:**
- אם שניהם ב-$(M,\infty)$: $|f(x)-f(y)| \leq |f(x)|+|f(y)| \leq \dfrac{1}{M+1}+\dfrac{1}{M+1} < \varepsilon$.
- אם $x \leq M$ ו-$y > M$ (או להפך): $|y-x| < M$ גורר $y < 2M$, ולכן שניהם ב-$[0,2M]$. Use $\delta$.
- אם שניהם ב-$(0,2M)$: השתמשו ב-$\delta$.
לכן $f$ רציפה במידה שווה על $(0,\infty)$. $\blacksquare$
הוכיחו או הפריכו: הפונקציה f(x)=1+x1sinx1 רציפה במידה שווה בקטע (0,∞).
העתק שאלה
שתף שאלה
סמן כחשוב
סמן כבוצע
האוניברסיטה הפתוחה562021סמסטר ב
★★★★★
רציפות במידה שווהפונקציותהוכח או הפרךהוכחה
שימו לב ש-f(x)=x+1xsin(1/x), שמתקרבת ל-0 גם כאשר x→0+ וגם כאשר x→∞. חלקו את (0,∞) לקטע סגור וחסום ולשארית, והשתמשו במשפט קנטור.
הטענה נכונה — f רציפה במידה שווה על (0,∞).
הוכחה: נכתוב f(x)=x+1xsin(1/x). שימו לב ש-∣f(x)∣≤x+1x<1 ו-∣f(x)∣≤x+1x≤x→0 כאשר x→0+. גם ∣f(x)∣≤x+11→0 כאשר x→∞.
יהי ε>0. בחרו M>0 גדול כך ש-M+11<2ε.
**הרחבה ל-[0,2M]:** הגדירו f~(0)=0. אז f~ רציפה על [0,2M] (קל לבדוק limx→0+f(x)=0). ממשפט קנטור, f~ רציפה במידה שווה על [0,2M]: קיים δ>0 כך ש-∣x−y∣<δ ו-x,y∈[0,2M] גוררים ∣f(x)−f(y)∣<ε.
**עבור x,y∈(0,∞) עם ∣x−y∣<min(δ,M):** - אם שניהם ב-(M,∞): ∣f(x)−f(y)∣≤∣f(x)∣+∣f(y)∣≤M+11+M+11<ε. - אם x≤M ו-y>M (או להפך): ∣y−x∣<M גורר y<2M, ולכן שניהם ב-[0,2M]. Use δ. - אם שניהם ב-(0,2M): השתמשו ב-δ.