2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Prove the Limit
Сообщение13.08.2011, 04:32 


19/01/11
718
Let $f:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ be a differentiable function so that $\left|f(x)-\sin\left(x^2\right)\right|\le\frac 14$ for any $x\in\mathbb{R}$ . Prove that there exists a sequence of real numbers $(x_n)_{n\ge 1}$ for which $\lim\limits_{n\to\infty}\, f^{\prime}\left(x_n\right)=+\infty .$

 Профиль  
                  
 
 Re: Prove the Limit
Сообщение13.08.2011, 05:22 
Заслуженный участник


09/02/06
4401
Москва
Let $y_n=\sqrt{\frac{\pi (4n-1)}{2}}, z_n=\sqrt{\frac{\pi (4n+1)}{2}}$ and $x_n\in [y_n,z_n]$, suth that $f'(x_n)=\frac{f(z_n)-f(y_n)}{z_n-y_n}\to \infty.$

 Профиль  
                  
 
 Re: Prove the Limit
Сообщение13.08.2011, 09:47 


19/01/11
718
Let $a_n = \sqrt{(2n-\frac{1}{2})\pi}$ and let $b_n = \sqrt{(2n+\frac{1}{2})\pi}$ for all $n \in \mathbb{N}$.

Note that the intervals $(a_n,b_n)$ are non-overlapping for all $n \in \mathbb{N}$. Also, $\sin(a^2_n) = -1$ and $\sin(b^2_n) = 1 $ for all $n \in \mathbb{N}.
$
For any $n \in \mathbb{N}$, we have: $|f(a_n) - \sin(a^2_n)| \le \frac{1}{4} \leadsto |f(a_n) + 1| \le \frac{1}{4} \leadsto f(a_n) \le -\dfrac{3}{4}
$
For any n $\in \mathbb{N}$, we have: $|f(b_n) - \sin(b^2_n)| \le \frac{1}{4} \leadsto |f(b_n) - 1| \le \frac{1}{4} \leadsto f(b_n) \ge \dfrac{3}{4}$

By the mean value theorem, there exists an $x_n \in (a_n , b_n)$ such that:

$f'(x_n) = \dfrac{f(b_n) - f(a_n)}{b_n - a_n} \ge \dfrac{\frac{3}{4} - (-\dfrac{3}{4})}{\sqrt{(2n+\frac{1}{2})\pi} - \sqrt{(2n-\frac{1}{2})\pi}} = \dfrac{3}{2\sqrt{\pi}}\left(\sqrt{2n+\dfrac{1}{2}} + \sqrt{2n-\dfrac{1}{2}}\right)
$
Clearly, $f'(x_n)$ becomes arbitrarily large as $n \to \infty$. Thus, selecting an $x_n$ this way in every interval $(a_n,b_n)$ yields a sequence of real numbers $(x_{n})_{n\ge 1}$ such that $\lim\limits_{n\to\infty}\, f^{\prime}\left(x_{n}\right)=+\infty$ as desired

 Профиль  
                  
 
 Re: Prove the Limit
Сообщение13.08.2011, 12:06 


02/04/11
956
You can't prove the limit, and it's FABULOUS!!!

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group