Svmmarivm
Haec lectio signvm derivatae in notitiam de toto intervallo convertit. Theoremate valoris medii Lagrangii demonstrat fvnctionem cvivs derivata in intervallo positiva est in eo stricte crescentem esse, et cvivs derivata non negativa est, crescentem; vicissim, derivata fvnctionis crescentis negativa non est, qvamvis derivata fvnctionis stricte crescentis evanescere possit, et lectio describit qvando id accidat. Inde orivntvr invertibilitas fvnctionis derivata positiva praeditae, nomen candidatorvm ad extrema localia, pvncta critica, et criterivm derivatae primae, qvod ex mvtatione signi derivatae decernit vtrvm extremvm adsit. Theorema Darbovxii, theorematibvs Weierstrassii et Fermatii demonstratvm, ostendit derivatam, etiam si continva non sit, valores non transilire: nec discontinvitates evitabiles nec saltvs habet, et, si in intervallo non evanescit, ibi signvm non mvtat. Lectio inaeqvalitatibvs conclvditvr qvae demonstrantvr fvnctiones per derivatam earvm comparando, et praestat qvod pars de derivatis saepivs nvntiavit nec demonstrare potvit.
Proposita discendi
- Theoremate valoris medii demonstrare signvm derivatae in intervallo de monotonia decernere, et agnoscere qvando fvnctio stricte crescens in aliqvibvs pvnctis derivatam nvllam habeat.
- Pvncta critica fvnctionis invenire et criterio derivatae primae decernere qvae sint extrema localia, pvnctis sine derivata inclvsis.
- Theorema Darbovxii demonstrare eoqve ostendere fvnctionem cvm saltv derivatam nvllivs fvnctionis in intervallo esse.
- Inaeqvalitates inter fvnctiones demonstrare signvm derivatae differentiae earvm investigando, et animadvertere qvando id argvmentvm circvlare esset.
Signvm derivatae et monotonia
Propositio de signo derivatae in pvncto, ex lectione de rationibvs mvtationis, qvemqve valorem prope cvm comparat, nec plvs: fvnctio , valore in completa, derivatam in habet nec in vllo intervallo qvod contineat crescens est. Vt notitia de toto intervallo obtineatvr, signvm derivatae in omnibvs eivs pvnctis cognoscendvm est, et theorema valoris medii, ex lectione de theorematis Fermatii, Rollii, Lagrangii et Cavchii, eam cognitionem in comparationem valorvm vertit. Meminerimvs, secvndvm lectionem de operationibvs fvnctionvm, ex Algebra et Geometria I, fvnctionem in copia crescentem dici si implicat pro omnibvs eivs pvnctis, et stricte crescentem si implicat :
et decrescentem vel stricte decrescentem si implicat vel .
Sit continva in intervallo et derivabilis in qvoqve pvncto interiore ipsivs .
- Si in qvoqve pvncto interiore ipsivs , tvm in crescens est; si in vnoqvoqve, in stricte crescens est.
- Si in qvoqve pvncto interiore ipsivs , tvm in decrescens est; si in vnoqvoqve, in stricte decrescens est.
Inter dvo qvaelibet pvncta, theorema valoris medii differentiae valorvm signvm derivatae in pvncto intermedio tribvit.
Demonstratio
Sint dvo pvncta ipsivs . Cvm intervallvm sit, continet , vbi continva est, et pvncta ipsivs svnt pvncta interiora ipsivs , vbi derivabilis est. Per theorema valoris medii Lagrangii, exstat inter et ita vt:
Factor positivvs est, ita vt differentia signvm ipsivs habeat: si , negativa non est, et si , positiva est. Cvm et essent dvo qvaelibet pvncta ipsivs cvm , fvnctio crescens est, vel stricte crescens.
Si derivata positiva non est, ea qvae svpra dicta svnt ad adhibentvr, qvae in continva est et derivatam in qvoqve pvncto interiore habet, per theorema de derivata combinationis linearis, ex lectione de regvlis derivandi. Qvod crescens est significat decrescentem esse.
Derivata in solis pvnctis interioribvs reqviritvr; in terminis qvi ad intervallvm pertinent continvitas svfficit. Sic in stricte crescens est, qvamvis in derivabilis non sit. Theorema tria promissa partis de derivatis praestat. Lectio de derivatis fvnctionvm elementarivm animadvertit derivatam tangentis, , positivam esse, qvamvis tangens in dominio svo, qvod intervallvm non est, crescens non sit; in qvoqve intervallo , cvm integro, theorema eam stricte crescentem reddit. Lectio de variabili in exponente derivatam compvtavit, qvae in positiva est et in negativa; cvm fvnctio in continva sit, in stricte crescens est et in stricte decrescens. Hoc propositionem de maximo ipsivs elati ad , ex illa lectione, recvperat, et praeterea dvos nvmeros ex eodem latere ipsivs comparat: cvm , habetvr , id est . Eadem lectio demonstravit derivatam ipsivs positivam esse in omni : fvnctio in stricte crescens est.
Sit crescens in intervallo et derivabilis in pvncto interiore ipsivs . Tvm . Si decrescens est, . Si derivata negativa esset, propositio de signo derivatae in pvncto a dextra ipsivs valores minores qvam poneret.
Demonstratio
Sit talis vt in contineatvr, et sit restrictio ipsivs ad ; per lemma de indole locali derivatae, ex lectione de regvlis derivandi, in derivabilis est et . Svpponamvs . Per propositionem de signo derivatae in pvncto, ad in intervallo aperto adhibitam, exstat ita vt:
Sit minimvs nvmerorvm et . Pvnctvm in iacet et maivs est qvam ; cvm crescens sit, valor eivs minor non est qvam , contra primvm articvlvm. Ergo . Si decrescens est, crescens est, et .
Fvnctioni igitvr in omnibvs pvnctis intervalli aperti derivabili crescentem esse idem est ac derivatam non negativam habere. Propositio conversa ad monotoniam strictam non extenditvr: in stricte crescens est, et derivata eivs in evanescit. Propositio etiam exemplvm initii explicat: lectio de rationibvs mvtationis, qvamlibet prope , pvncta invenit in qvibvs derivata ipsivs negativa est, et in nvllo intervallo qvod ea contineat fvnctio crescens esse potest. Vitivm in eo est qvod illa derivata in continva non est; si est, signvm in pvncto ad intervallvm extenditvr.
Sit derivabilis in qvoqve pvncto intervalli aperti , et sit pvnctvm ipsivs in qvo continva est, cvm . Tvm exstat ita vt in stricte crescens sit. Derivata signvm svvm prope servat, et theorema in intervallo adhibetvr in qvo id servat.
Demonstratio
Cvm in continva sit, limes eivs in est . Per propositionem de circvmscriptione locali et conservatione signi, ex lectione de limite fvnctionis, exstat , qvod ita svmi potest vt in contineatvr, cvm in eo intervallo. Ibi derivabilis est, ideoqve continva; per theorema, stricte crescens est.
Qvando fvnctio derivatae non negativae stricte crescens est? Exemplvm ipsivs ostendit derivatam in aliqvo pvncto evanescere posse; qvod non potest, est in toto intervallo evanescere.
Sit continva in intervallo et derivabilis in qvoqve pvncto interiore ipsivs , cvm in vnoqvoqve. Tvm in stricte crescens est si et solvm si nvllvm exstat intervallvm , cvm , in contentvm, in cvivs omnibvs pvnctis evanescat. Praesertim, si in nvmero finito pvnctorvm tantvm evanescit, in stricte crescens est. Fvnctio crescens qvae stricte crescens non est valorem repetit, et inter dvo pvncta in qvibvs evm repetit constans est.
Demonstratio
Svpponamvs in omnibvs pvnctis intervalli in contenti evanescere, et sint . In fvnctio continva est et derivatam nvllam in pvnctis ipsivs habet; per corollarivm de derivata nvlla in intervallo, ex lectione de theorematis Fermatii, Rollii, Lagrangii et Cavchii, in constans est, nec stricte crescens est.
Vicissim, svpponamvs non esse stricte crescentem. Per theorema crescens est, ita vt exstent in cvm ; qvisqve valor intermedivs inter dvos valores aeqvales inclvditvr, et in constans est.
Sit pvnctvm ipsivs . Restrictio ipsivs ad constans est, cvm derivata nvlla in ; per lemma de indole locali derivatae, . Derivata in toto intervallo , in contento, evanescit. Si in nvmero finito pvnctorvm tantvm evanescit, tale intervallvm non est, qvia omne intervallvm cvm infinita pvncta habet.
Fvnctio , ex problemate solvto 1 lectionis de derivata fvnctionis inversae, derivatam habet, qvae in infinitis pvnctis evanescit; inter dvo eorvm consecvtiva derivata positiva est, et nvllvm intervallvm ex nihilis constat. Propositio eam in stricte crescentem reddit, qvod illa lectio formvla differentiae dvorvm sinvvm obtinverat et ibi mirvm videbatvr. Eadem ratiocinatio nvmervm finitvm pvnctorvm sine derivata admittit: si in continva est et derivatam positivam in omnibvs pvnctis interioribvs habet praeter , theorema eam stricte crescentem reddit in qvoqve intervallo inter dvo ex his pvnctis consecvtiva (et in intervallis extremis), et inaeqvalitates conivngvntvr. Sic in stricte crescens est, qvamvis in derivabilis non sit. Continvitas omitti non potest (problema propositvm 1).
Sit continva in intervallo plvs vno pvncto continente et derivabilis in qvoqve pvncto interiore ipsivs , cvm in vnoqvoqve, vel cvm in vnoqvoqve. Tvm in stricte monotona est, imago eivs intervallvm est et inversa continva est; in qvoqve pvncto , cvm interiore ipsivs , inversa derivabilis est, et . Theorema monotoniam strictam praebet, qvae est hypothesis theorematis de derivata fvnctionis inversae.
Demonstratio
Per theorema, in stricte crescens est, vel stricte decrescens. Per corollaria de imagine intervalli et de continvitate inversae, ex lectione de theoremate valoris intermedii, intervallvm est et in continva est.
Si interivs est, in derivabilis est cvm , et theorema de derivata fvnctionis inversae, ex lectione de derivata fvnctionis inversae, derivatam ipsivs in praebet.
Probationes partis de derivatis pro certo habebant et in stricte crescentes esse; nvnc satis est animadvertere derivatas earvm, et , positivas esse. Et provocatio de inversa ipsivs , in synthesi illivs partis, qvae postvlabat vt sine signo derivatae demonstraretvr eam fvnctionem in stricte crescentem esse, nvnc vna linea solvitvr: ibi continva est et derivata eivs, , in positiva est.
Argvmentvm oneratvr…