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Topos Uranos

किसी फलन के उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ

सारांश

यह पाठ पहले के पाठों के परिणामों को किसी फलन के चरम ज्ञात करने की एक विधि में समेटता है। यह किसी फलन के उसके प्रांत पर उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ को, स्थानीय चरमों से अलग करने के लिए, निरपेक्ष कहता है, और दृढ़ चरमों को परिभाषित करता है। फिर यह दो परीक्षण सिद्ध करता है जो, बिंदु के आसपास अवकलज के चिह्न का अध्ययन किए बिना, तय करते हैं कि शून्य अवकलज वाला कोई बिंदु स्थानीय चरम है या नहीं: द्वितीय अवकलज परीक्षण, जो प्रथम अवकलज परीक्षण से निकलता है, और उच्च कोटि अवकलज परीक्षण, जो लोपिताल नियम से निकलता है: यदि बिंदु पर शून्य न होने वाला पहला अवकलज सम कोटि का है, तो चरम है, और यदि विषम कोटि का है, तो नहीं। पाठ के दूसरे आधे में निरपेक्ष चरमों का विवेचन है। किसी संवृत और परिबद्ध अंतराल पर वे वायरस्ट्रास की प्रमेय से विद्यमान होते हैं, और फ़र्मा की प्रमेय उन्हें प्रत्याशियों की एक सूची तक सीमित कर देती है, अर्थात् अंतराल के अंत्य बिंदु और क्रांतिक बिंदु, जिनके बीच मानों की तुलना करना पर्याप्त है। विवृत या अपरिबद्ध अंतराल पर वे विद्यमान न भी हों, और उनका निर्णय एकदिष्टता से या अंतराल के अंत्य बिंदुओं पर सीमाओं से होता है; विशेष रूप से, यदि किसी अंतराल पर संतत फलन का एक ही क्रांतिक बिंदु हो और वह उस पर स्थानीय चरम प्राप्त करे, तो वह चरम निरपेक्ष है।

अधिगम उद्देश्य

  1. परिमाणकों द्वारा निरपेक्ष चरमों को स्थानीय चरमों से, और दृढ़ चरमों को अदृढ़ चरमों से अलग करना, और विशिष्ट फलनों में प्रत्येक स्थिति को पहचानना।
  2. द्वितीय अवकलज परीक्षण और उच्च कोटि अवकलज परीक्षण सिद्ध करना, और उनसे यह तय करना कि शून्य अवकलज वाला कोई बिंदु स्थानीय उच्चिष्ठ है, स्थानीय निम्निष्ठ है या दोनों में से कोई नहीं, तब भी जब द्वितीय अवकलज शून्य हो।
  3. किसी संवृत और परिबद्ध अंतराल पर संतत फलन के निरपेक्ष चरम, अंतराल के अंत्य बिंदुओं और क्रांतिक बिंदुओं पर उसके मानों की तुलना करके, ज्ञात करना।
  4. एकदिष्टता से, एकमात्र क्रांतिक बिंदु से या अंतराल के अंत्य बिंदुओं पर सीमाओं से यह तय करना कि कोई फलन विवृत या अपरिबद्ध अंतराल पर अपने निरपेक्ष चरम प्राप्त करता है या नहीं।

निरपेक्ष, स्थानीय और दृढ़ चरम

वायरस्ट्रास की प्रमेय वाले पाठ ने किसी समुच्चय पर फलन के उच्चिष्ठ और निम्निष्ठ को परिभाषित किया, और फ़र्मा, रोल, लाग्रांज और कॉशी के प्रमेय वाले पाठ ने स्थानीय चरमों को, जो किसी बिंदु पर मान की तुलना केवल निकट के मानों से करते हैं। अब पहले वालों को ऐसा नाम देना उचित है जो उन्हें दूसरों से अलग करे, और यह स्पष्ट करना कि कब बिंदु पर मान उन सभी अन्य मानों से बड़ा होता है जिनसे उसकी तुलना की जाती है, न कि केवल बड़ा या बराबर।

परिभाषानिरपेक्ष चरम और दृढ़ चरम

मान लीजिए ff एक फलन है जो समुच्चय AA पर परिभाषित है, और x0x_0, AA का एक अवयव है। कहा जाता है कि ff, x0x_0 पर निरपेक्ष उच्चिष्ठ प्राप्त करता है यदि वह x0x_0 पर AA में अपना उच्चिष्ठ प्राप्त करता है, और निरपेक्ष निम्निष्ठ यदि वह x0x_0 पर AA में अपना निम्निष्ठ प्राप्त करता है, वायरस्ट्रास की प्रमेय वाले पाठ के अर्थ में; निरपेक्ष चरम एक निरपेक्ष उच्चिष्ठ या निरपेक्ष निम्निष्ठ है। कोई निरपेक्ष या स्थानीय उच्चिष्ठ दृढ़ है यदि f(x0)f(x_0) उन अन्य मानों में से प्रत्येक से बड़ा है जिनसे उसकी तुलना की जाती है:

(∀x∈A)(x≠x0→f(x)<f(x0)),(∃δ>0)(∀x∈A)(0<∣x−x0∣<δ→f(x)<f(x0))(\forall x \in A)\left(x \neq x_0 \rightarrow f(x) < f(x_0)\right), \qquad (\exists \delta > 0)(\forall x \in A)\left(0 < \abs{x - x_0} < \delta \rightarrow f(x) < f(x_0)\right)

पहला सूत्र दृढ़ निरपेक्ष उच्चिष्ठ को परिभाषित करता है, और दूसरा दृढ़ स्थानीय उच्चिष्ठ को; दृढ़ निम्निष्ठ इसी प्रकार परिभाषित होते हैं, f(x)>f(x0)f(x) > f(x_0) के साथ।

निरपेक्ष चरमों को वैश्विक भी कहा जाता है, और स्थानीय चरमों को सापेक्ष। प्रत्येक निरपेक्ष चरम स्थानीय है, किसी भी δ\delta के साथ, और प्रत्येक दृढ़ चरम एक चरम है; विलोम असत्य हैं। फलन x3−3xx^3 - 3x, −1-1 पर एक स्थानीय उच्चिष्ठ प्राप्त करता है जो निरपेक्ष नहीं है, जैसा फ़र्मा, रोल, लाग्रांज और कॉशी के प्रमेय वाले पाठ में देखा गया। कोज्या R\mathbb{R} में अपना निरपेक्ष उच्चिष्ठ 2π2\pi के प्रत्येक गुणज पर प्राप्त करता है; इनमें से कोई उच्चिष्ठ दृढ़ निरपेक्ष नहीं है, क्योंकि मान 11 दोहराया जाता है, और प्रत्येक दृढ़ स्थानीय है, क्योंकि cos⁡x<1\cos x < 1 यदि 0<∣x−2kπ∣<2π0 < \abs{x - 2k\pi} < 2\pi। अचर फलन प्रत्येक बिंदु पर निरपेक्ष उच्चिष्ठ और निरपेक्ष निम्निष्ठ प्राप्त करता है, और कोई भी दृढ़ नहीं है। व्यापक रूप से, यदि ff, x0x_0 पर एक साथ स्थानीय उच्चिष्ठ और स्थानीय निम्निष्ठ प्राप्त करता है, तो वह x0x_0 के निकट अचर है। निरपेक्ष उच्चिष्ठ मान, यदि विद्यमान हो, अद्वितीय है; दृढ़ निरपेक्ष उच्चिष्ठ, इसके अतिरिक्त, केवल एक बिंदु पर प्राप्त होता है।

चरम प्रांत पर निर्भर करते हैं। यदि ff, x0x_0 पर कोई चरम प्राप्त करता है और BB, AA का एक उपसमुच्चय है जिसमें x0x_0 है, तो ff का BB पर प्रतिबंध भी उसे प्राप्त करता है, क्योंकि उसकी तुलना कम मानों से होती है; विलोम असत्य है: x2x^2, [1,2]\icc{1}{2} में अपना निरपेक्ष निम्निष्ठ 11 पर प्राप्त करता है, और R\mathbb{R} में उसका 11 पर कोई चरम नहीं है।