सारांश
यह पाठ पाठ्यक्रम की अंतिम इकाई को आरंभ करता है, जो उससे, जो अवकलज किसी बिंदु पर बताता है, उस तक जाती है जो वह किसी अंतराल पर बताता है। यह इकाई का मार्ग प्रस्तुत करता है: वायरस्ट्रास प्रमेय सुनिश्चित करती है कि किसी संवृत और परिबद्ध अंतराल पर संतत फलन अपना उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ प्राप्त करता है; फ़र्मा प्रमेय उन्हें वहाँ स्थित करती है जहाँ अवकलज शून्य होता है; रोल, लाग्रांज और कॉशी की प्रमेय अवकलज के चिह्न को पूरे अंतराल के बारे में जानकारी में बदल देती हैं, और उनसे लोपिताल नियम, एकदिष्टता, चरम के परीक्षण, अवतलता और उत्तलता, वक्रता, इष्टतमीकरण और न्यूटन-रैफ़सन विधि निकलते हैं। यह इन परिणामों के इतिहास का पुनर्निर्माण करता है, उच्चिष्ठ ज्ञात करने की फ़र्मा की विधि से डार्बू प्रमेय तक, इकाई के क्रम के लगभग विपरीत क्रम में; यह उस समस्या को सूत्रबद्ध करता है जो पूरी इकाई में व्याप्त है, अर्थात् स्थानीय से वैश्विक की ओर संक्रमण, और परिमेय संख्याओं में एक उदाहरण से दिखाता है कि यह संक्रमण वास्तविक संख्याओं की पूर्णता पर निर्भर करता है। अंत में यह बताता है कि इन अनुप्रयोगों का उपयोग साइट के अन्य पाठ्यक्रमों में और विज्ञान तथा प्रौद्योगिकी में कहाँ होता है।
अधिगम उद्देश्य
- इकाई के मार्ग का वर्णन करना और यह समझाना कि प्रत्येक पाठ क्या सिद्ध करता है और किन पूर्ववर्ती परिणामों का उपयोग करता है।
- यह समझाना कि किसी फलन के बारे में वैश्विक निष्कर्षों को, जैसे उच्चिष्ठ के अस्तित्व, एकदिष्टता या किसी विधि के अभिसरण को, अवकलज के अतिरिक्त वास्तविक संख्याओं की पूर्णता की आवश्यकता क्यों होती है।
- इकाई के परिणामों को, उच्चिष्ठ ज्ञात करने की फ़र्मा की विधि से डार्बू प्रमेय तक, उनके ऐतिहासिक संदर्भ में रखना, और उस क्रम को, जिसमें वे खोजे गए, उस क्रम से अलग पहचानना जिसमें वे सिद्ध किए जाते हैं।
- यह बताना कि अवकलज के अनुप्रयोग अन्य पाठ्यक्रमों में और वैज्ञानिक तथा तकनीकी अनुप्रयोगों में कहाँ आते हैं।
प्रवेश मूल्यांकन
इकाई से गुज़रने से पहले आरंभ-बिंदु को माप लेना उपयोगी है। इस स्व-मूल्यांकन पर अंक नहीं दिए जाते: यह जानने के लिए है कि कहाँ रुकना उचित है। पहले नौ प्रश्न क्रम से इकाई के नौ विषय-वस्तु वाले पाठों को छूते हैं, प्रत्येक पाठ पर एक, और याद रखे जाने वाले किसी कथन को नहीं, बल्कि उसके केंद्रीय परिणाम की समझ को मापते हैं (वह क्या सुनिश्चित करता है, किन परिकल्पनाओं के अंतर्गत, और क्या सुनिश्चित नहीं करता); यही कौशल अंत में, सारांश वाले पाठ में, दूसरे आँकड़ों के साथ फिर से मापे जाते हैं। अंतिम पाँच प्रश्न उसकी जाँच करते हैं जिसे यह इकाई पूर्ववर्ती दो इकाइयों से ज्ञात मानती है: बोलत्सानो प्रमेय, किसी बिंदु पर अवकलज का चिह्न, द्वितीय अवकलज, अस्पष्ट अवकलन और तुल्य अनंतसूक्ष्म।
इकाई शुरू करने से पहले अपना आरंभ बिंदु मापें। यह एक छोटा स्व-मूल्यांकन है: इस पर अंक नहीं दिए जाते और इसका परिणाम केवल आपके ब्राउज़र में रहता है।
प्रश्न 1इनमें से किस स्थिति में वायरस्ट्रास प्रमेय सुनिश्चित करती है कि फलन दिए गए समुच्चय पर अपना उच्चिष्ठ मान प्राप्त करता है?
फलन संतत और परिबद्ध है, पर एक परिबद्ध अंतराल नहीं है, और प्रमेय लागू नहीं होती। वास्तव में उच्चिष्ठ है ही नहीं: मान के निकट पहुँचते हैं पर उसे प्राप्त नहीं करते।अंतराल संवृत नहीं है: उसमें अंत्य बिंदु नहीं है, जहाँ उच्चिष्ठ होता। मान के निकट पहुँचते हैं पर उसे प्राप्त नहीं करते।अंतराल संवृत और परिबद्ध है, पर फलन पर संतत नहीं है: उसकी बाएँ पक्ष की सीमा है और उसका मान है। मान के निकट पहुँचते हैं पर उसे प्राप्त नहीं करते।फलन संतत है, क्योंकि वह एक बहुपद का निरपेक्ष मान है, और अंतराल संवृत और परिबद्ध है। प्रमेय अवकलनीयता की माँग नहीं करती: , पर अवकलनीय नहीं है, जहाँ वह अपना निम्निष्ठ प्राप्त करता है, और अपना उच्चिष्ठ , पर प्राप्त करता है।दोहराएँ: वायरस्ट्रास का चरम मान प्रमेय
प्रश्न 2एक फलन , पर अवकलनीय है, जिसमें है और है, प्रत्येक के लिए। के बारे में क्या सुनिश्चित किया जा सकता है?
मान लिया गया है कि पूरे अंतराल में अवकलज है; परिकल्पना केवल उसे परिबद्ध करती है। अचर फलन शर्तों को पूरा करता है और उसका मान है, पर।वृद्धि के स्थान पर मान को परिबद्ध किया गया है: माध्यमान असमिका को परिबद्ध करती है, को नहीं। फलन परिकल्पनाओं को पूरा करता है और उसका मान है, पर।उसे जानना आवश्यक नहीं है: माध्यमान प्रमेय अवकलज के परिबंध को वृद्धि के परिबंध में बदल देती है, यह जाने बिना कि किस बिंदु पर स्पर्श रेखा की प्रवणता जीवा की प्रवणता के बराबर होती है।माध्यमान प्रमेय से, , किसी के लिए जो में है, और : यह माध्यमान असमिका है। दोनों अंत्य मान प्राप्त होते हैं, के साथ और के साथ, इसलिए इससे अधिक कुछ सुनिश्चित नहीं किया जा सकता।प्रश्न 3 ज्ञात कीजिए।
लोपिताल नियम कहता है कि यदि अवकलजों के भागफल की सीमा है, तो फलनों के भागफल की भी वही सीमा है; यदि नहीं है, तो नियम कुछ नहीं कहता, और सीमा का अस्तित्व हो सकता है।वह गुणक दोलन करता है, पर परिबद्ध है, और उसे से गुणा किया गया है, जो की ओर से अधिक तेज़ी से अग्रसर होता है।के स्थान पर रखा गया है, मानो वे तुल्य अनंतसूक्ष्म हों। ज्या और उसके चर की तुल्यता तब मान्य है जब वह चर की ओर अग्रसर हो, और , की ओर अग्रसर नहीं होता।के लिए, जो के निकट है, भागफल है: पहला गुणक की ओर अग्रसर होता है, और दूसरा की ओर, क्योंकि । लोपिताल नियम निर्णय नहीं करता: अवकलजों के भागफल की कोई सीमा नहीं है।दोहराएँ: लोपिताल नियम
प्रश्न 4क्या पर फलन दृढ़तः वर्धमान है?
दृढ़ एकदिष्टता में बाधा अवकलज के शून्यकों की संख्या नहीं है, बल्कि यह कि वह किसी पूरे अंतराल पर शून्य हो; यहाँ शून्यक पृथक हैं।धनात्मक अवकलज दृढ़तः बढ़ने के लिए पर्याप्त है, पर आवश्यक नहीं: , पर दृढ़तः वर्धमान है और उसका अवकलज पर शून्य होता है।कोज्या दोलन करती है, पर कभी भी उससे अधिक तेज़ी से नहीं उतरती जितनी तेज़ी से चढ़ता है: योग का अवकलज, , कभी ऋणात्मक नहीं होता।अवकलज केवल पृथक बिंदुओं पर शून्य होता है, जहाँ पूर्णांक है। अऋणात्मक अवकलज के साथ दृढ़ एकदिष्टता वाले साध्य से, , पर दृढ़तः वर्धमान है।दोहराएँ: एकदिष्टता और प्रथम अवकलज परीक्षण
प्रश्न 5एक फलन , पर संतत है और के प्रत्येक बिंदु पर अवकलनीय है, को छोड़कर, और उसका अवकलज केवल पर शून्य होता है। यदि , , , और , तो पर उसके निरपेक्ष उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ मान क्या हैं?
उन बिंदुओं को भुला दिया गया है जहाँ फलन अवकलनीय नहीं है, जो भी क्रांतिक बिंदु हैं: पर फलन का मान है।केवल अंतराल के अंत्य बिंदुओं पर मानों की तुलना की गई है; निरपेक्ष चरम आंतरिक क्रांतिक बिंदुओं पर भी हो सकते हैं।संभावित बिंदुओं पर मान पर्याप्त हैं: साध्य सुनिश्चित करता है कि निरपेक्ष चरम उनमें से किसी एक पर प्राप्त होते हैं, और सभी संभावित बिंदु देता है।संवृत और परिबद्ध अंतराल पर निरपेक्ष चरम वाले साध्य से, उनका अस्तित्व है और वे पर, पर या किसी क्रांतिक बिंदु पर प्राप्त होते हैं: पर, जहाँ अवकलज नहीं है, या पर, जहाँ वह शून्य होता है। , , और की तुलना करना पर्याप्त है; पर का मान अप्रासंगिक है, क्योंकि वह बिंदु संभावित बिंदु नहीं है।दोहराएँ: किसी फलन के उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ
प्रश्न 6 के नति परिवर्तन बिंदु कौन-से हैं?
का शून्य होना आवश्यक है, पर पर्याप्त नहीं: अवतलता का बदलना आवश्यक है, और , पर दिखाता है कि वह न भी बदले।वे क्रांतिक बिंदु हैं, जहाँ स्पर्श रेखा क्षैतिज है। नति परिवर्तन बिंदु वह बिंदु है जहाँ अवतलता बदलती है, और इसका निर्णय द्वितीय अवकलज करता है, प्रथम नहीं।तृतीय अवकलज परीक्षण एक पर्याप्त प्रतिबंध देता है, और जब वह लागू नहीं होता तो कुछ निर्णय नहीं करता। पर वह लागू होता है: , जो शून्य नहीं है।द्वितीय अवकलज, , पर चिह्न बदलता है; पर नहीं, क्योंकि वह दोनों ओर ऋणात्मक है। के निकट फलन दोनों ओर नीचे की ओर अवतल है, और नति परिवर्तन बिंदु नहीं है, यद्यपि वहाँ शून्य होता है।प्रश्न 7 के आलेख का, बिंदु पर, आश्लेषी वृत्त कौन-सा है?
इसकी स्पर्श रेखा वही है और त्रिज्या सही है, पर यह दूसरी ओर मुड़ता है: इसका केंद्र बिंदु के नीचे है, और चूँकि , वक्रता केंद्र उसके ऊपर है।संख्या वक्रता है, त्रिज्या नहीं: वक्रता त्रिज्या उसका व्युत्क्रम है।को त्रिज्या के रूप में लिया गया है, केंद्र को बिंदु से होकर जाने वाली ऊर्ध्वाधर रेखा पर रखकर, जो केवल तब मान्य है जब स्पर्श रेखा क्षैतिज हो। यहाँ प्रवणता है, और गुणक , नहीं है।और से, त्रिज्या है, और केंद्र अभिलंब पर है, जो रेखा है, बिंदु से इतनी दूरी पर और उस ओर जिधर आलेख मुड़ता है: बिंदु के ऊपर, क्योंकि ।दोहराएँ: वक्रता और वक्रता त्रिज्या
प्रश्न 8परवलय के कौन-से बिंदु बिंदु के सबसे निकट हैं?
यह परवलय का सबसे निचला बिंदु है, पर के सबसे निकट नहीं: इसकी दूरी है, और कोटि वाले बिंदुओं की दूरी है। क्रांतिक बिंदु , का स्थानीय उच्चिष्ठ है।ऋणात्मक मूल को ऐसे छोड़ दिया गया है मानो कोई लंबाई हो। वह एक भुज है, जो ऋणात्मक हो सकता है, और ऊर्ध्वाधर अक्ष के सापेक्ष सममित बिंदु उतनी ही दूरी पर है।किसी बिंदु से आलेख की दूरी वाला साध्य, अपने अंत्य बिंदुओं को समाहित करने वाले अंतराल पर, जैसे , संतत फलन के लिए निम्निष्ठ सुनिश्चित करता है: दूर के बिंदु दूर हैं, और निम्निष्ठ एक संवृत और परिबद्ध अंतराल में खोजा जाता है।दूरी के वर्ग, , को न्यूनतम करना पर्याप्त है, जो किसी बिंदु से आलेख की दूरी वाले साध्य से पर अपना निम्निष्ठ प्राप्त करता है। उसका अवकलज, , पर और पर शून्य होता है, और इन दोनों पर मान, , से कम है।दोहराएँ: इष्टतमीकरण की समस्याएँ
प्रश्न 9फलन , पर वर्धमान और ऊपर की ओर अवतल है, और उसका मूल है, जो के निकट है। से आरंभ करने पर न्यूटन-रैफ़सन पुनरावृत्तियाँ क्या करती हैं?
मूल के बाईं ओर, ऊपर की ओर अवतल और वर्धमान फलन की स्पर्श रेखा क्षैतिज अक्ष को मूल के दाईं ओर काटती है, क्योंकि वह आलेख के नीचे रहती है। एकदिष्ट सन्निकटन के लिए ऐसे बिंदु से आरंभ करना आवश्यक है जहाँ धनात्मक हो।प्रमेय से लागू नहीं होती, पर से लागू होती है: उपप्रमेय दिखाता है कि पहला संशोधन उपयुक्त पक्ष पर ले जाता है।केवल पहला संशोधन मूल को पार करता है; से आगे सभी पुनरावृत्तियाँ उसके दाईं ओर रहती हैं।पर फलन ऋणात्मक है: यह गलत पक्ष है। गलत पक्ष के प्रारंभिक बिंदु वाले उपप्रमेय से, पहली पुनरावृत्ति वहाँ पड़ती है जहाँ धनात्मक है, और उससे आगे एकदिष्ट अभिसरण की प्रमेय ऐसी पुनरावृत्तियाँ देती है जो मूल की ओर घटती हैं; दूसरी पुनरावृत्ति है, जो के निकट है।दोहराएँ: न्यूटन-रैफ़सन विधि
प्रश्न 10पिछली इकाइयों सेएक फलन , पर संतत है, जिसमें और हैं। क्या सुनिश्चित किया जा सकता है?
प्रमेय अस्तित्व सुनिश्चित करती है, अद्वितीयता नहीं: परिकल्पनाओं को पूरा करता है और तीन बिंदुओं पर शून्य होता है। अद्वितीयता के लिए कुछ और चाहिए, उदाहरण के लिए यह कि फलन दृढ़तः एकदिष्ट हो।दो मान एकदिष्टता का निर्णय नहीं करते: उनके बीच फलन चढ़ और उतर सकता है, जैसे ।मध्य बिंदु वह पहला बिंदु है जिसे द्विभाजन विधि जाँचती है, पर मूल कहीं और हो सकता है: परिकल्पनाओं को पूरा करता है और पर शून्य होता है।यह बोलत्सानो प्रमेय है: किसी संवृत और परिबद्ध अंतराल पर संतत फलन, जिसके मान अंत्य बिंदुओं पर विपरीत चिह्नों के हों, अंतराल के भीतर किसी बिंदु पर शून्य होता है।दोहराएँ: मध्यवर्ती मान प्रमेय
प्रश्न 11पिछली इकाइयों सेएक फलन ऐसे विवृत अंतराल पर परिभाषित है जिसमें है, और । क्या सुनिश्चित किया जा सकता है?
किसी बिंदु पर अवकलज आसपास की एकदिष्टता को नियंत्रित नहीं करता: वह फलन जिसका मान है यदि , और है पर, उसका अवकलज है पर, और वह को समाहित करने वाले किसी भी विवृत अंतराल में वर्धमान नहीं है।साध्य स्थानीय है: यह केवल के निकट मान्य है। ज्या का अवकलज है पर, और उसका मान है पर।परिकल्पना केवल पर अवकलज की बात करती है: निकटवर्ती बिंदुओं पर शायद अवकलनीय न हो, और यदि हो भी, तो उसका अवकलज पर शायद संतत न हो।यह किसी बिंदु पर अवकलज के चिह्न वाला साध्य है: अंतर-भागफल के निकट अपनी सीमा का चिह्न बनाए रखता है। यह प्रत्येक निकटवर्ती मान की तुलना से करता है, निकटवर्ती मानों की आपस में नहीं।दोहराएँ: परिवर्तन की दरें और संबंधित दरें
प्रश्न 12पिछली इकाइयों से ज्ञात कीजिए, जहाँ ।
यह है, प्रथम अवकलज: एक बार और अवकलन करना शेष है।योज्य का अवकलज छूट गया है; यह योज्य में आता है, और इसका अवकलज है।गुणकों के द्वितीय अवकलजों को गुणा किया गया है, । किसी गुणनफल का द्वितीय अवकलज द्वितीय अवकलजों का गुणनफल नहीं है।गुणनफल नियम से, , और फिर से अवकलन करने पर, ; पर लघुगणक शून्य होता है।दोहराएँ: उच्च कोटि के अवकलज और अवकल
प्रश्न 13पिछली इकाइयों सेसमीकरण बिंदु के निकट एक अवकलनीय फलन परिभाषित करता है, जिसमें है। का मान क्या है?
का अवकलन ऐसे किया गया है मानो अचर हो: गुणनफल नियम का पद छूट गया है।का अवकलज लिया गया है, से गुणा किए बिना: , पर निर्भर है, और शृंखला नियम देता है।अज्ञात को अलग करते समय चिह्न खो गया है: से निकलता है।के सापेक्ष अवकलन करने पर, में गुणनफल नियम और में शृंखला नियम के साथ, प्राप्त होता है; बिंदु पर यह बन जाता है।प्रश्न 14पिछली इकाइयों से ज्ञात कीजिए।
को का तुल्य मान लिया गया है; तुल्य है।यह उलटे भागफल की सीमा है: अंश और हर आपस में बदल दिए गए हैं।वह रूप केवल यह बताता है कि भागफल की सीमा वाली प्रमेय लागू नहीं होती; सीमा का अस्तित्व हो सकता है, और यहाँ है।जब , तब और ; अंश और हर को उनके तुल्य से प्रतिस्थापित करने पर भागफल है।दोहराएँ: तुल्य अनंतसूक्ष्म और अनंतबृहत् फलन
सामग्री लोड हो रही है…