सारांश
यह पाठ किसी अंतराल पर संतत फलनों के विषय में पहली बड़ी प्रमेय सिद्ध करता है: कोई संतत फलन बीच के सभी मान लिए बिना एक मान से दूसरे मान पर नहीं जा सकता। पहले पूर्णता अभिगृहीत से बोलत्सानो प्रमेय सिद्ध की जाती है, जो फलन के चिह्न बदलने पर एक शून्यक का अस्तित्व सुनिश्चित करती है; उससे मध्यवर्ती मान प्रमेय, यह तथ्य कि किसी अंतराल का प्रतिबिंब एक अंतराल होता है, और यह तथ्य कि किसी संतत और दृढ़तः एकदिष्ट फलन का प्रतिलोम संतत होता है, प्राप्त होते हैं; प्रतिलोम के अवकलज को इसी परिणाम की आवश्यकता है। प्रमेय यह नहीं बताती कि शून्यक कहाँ है, पर द्विभाजन विधि उसे किसी भी वांछित परिशुद्धता से स्थित कर देती है। पाठ इस प्रमेय को समीकरणों के मूलों के अस्तित्व, विषम घात के बहुपदों और नियत बिंदुओं पर लागू करता है।
अधिगम उद्देश्य
- पूर्णता अभिगृहीत से बोलत्सानो प्रमेय सिद्ध करना और उससे मध्यवर्ती मान प्रमेय प्राप्त करना।
- सिद्ध करना कि किसी संतत फलन के अंतर्गत किसी अंतराल का प्रतिबिंब एक अंतराल होता है, और किसी संतत और दृढ़तः एकदिष्ट फलन के प्रतिलोम का सांतत्य प्राप्त करना।
- समीकरणों के मूलों का अस्तित्व सिद्ध करने के लिए प्रमेय का उपयोग करना, और द्विभाजन विधि से उन्हें स्थित करना।
बोलत्सानो प्रमेय
किसी अंतराल पर संतत फलन का आलेख, सहज कल्पना में, पेंसिल उठाए बिना खींचा जाता है; यदि वह अक्ष के नीचे से शुरू होकर अक्ष के ऊपर समाप्त होता है, तो उसे अक्ष को काटना ही होगा। इस अंतर्ज्ञान को प्रमाण की आवश्यकता है, क्योंकि यह वास्तविक संख्याओं पर निर्भर करता है: फलन , पर ऋणात्मक और पर धनात्मक है, पर यदि केवल परिमेय संख्याओं पर विचार किया जाए तो वह कभी शून्य नहीं होगा, क्योंकि परिमेय नहीं है। इसलिए प्रमाण सुप्रीमम के माध्यम से पूर्णता अभिगृहीत का उपयोग करता है।
मान लें , पर संतत है, और । तब एक है जो में है और जिसके लिए । यही बात तब भी सत्य है जब । उन बिंदुओं का सुप्रीमम लिया जाता है जहाँ फलन ऋणात्मक है; सीमा और सांतत्य वाले पाठ का चिह्न का संरक्षण फलन को उस बिंदु पर ऋणात्मक या धनात्मक होने से रोकता है। चित्र उन बिंदुओं का समुच्चय और उसका सुप्रीमम दिखाता है, और फिर दो असंभव स्थितियाँ।
प्रमाण
मान लें उन का समुच्चय है जो में हैं और जिनके लिए । यह रिक्त नहीं है, क्योंकि इसमें है, और एक उपरि परिबंध है; पूर्णता अभिगृहीत से इसका एक सुप्रीमम है, जहाँ ।
यदि , तो , क्योंकि । चिह्न के संरक्षण से, , पर ऋणात्मक है, किसी के लिए, जिसे इस प्रकार लिया जा सकता है कि ; तब में से बड़े बिंदु हैं, और उपरि परिबंध नहीं होगा।
यदि , तो । चिह्न के संरक्षण से, , पर धनात्मक है, किसी के लिए, जिसे इस प्रकार लिया जा सकता है कि , जिससे उस अंतराल का कोई भी बिंदु में नहीं है; चूँकि से बड़े बिंदु भी उसमें नहीं हैं, संख्या सुप्रीमम से छोटा एक उपरि परिबंध होगी। अतः , और न है न । दूसरी स्थिति लेकर पहली स्थिति पर आ जाती है।
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