Analiza Matematyczna I.2

Podobne dokumenty
Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Notatki do wykªadu z analizy matematycznej I. Piotr Bartªomiejczyk opracowali Krzysztof Woyke i Šukasz Zªotowski

Matematyka II dla studentów Technologii Chemicznej

f(g(x))g (x)dx = 6) x 2 1

Informacje pomocnicze:

Całka Riemanna. Analiza Matematyczna. Alexander Denisjuk

M. Be±ka, Caªka Stochastyczna - zadania 1. Zadania z caªki stochastycznej

CAŁKA OZNACZONA JAKO SUMA SZEREGU

Notatki z Analizy Matematycznej 4. Jacek M. Jędrzejewski

Zadania. 4 grudnia k=1

Całka Riemanna Dolna i górna suma całkowa Darboux

Analiza matematyczna v.1.6 egzamin mgr inf niestacj 1. x p. , przy założeniu, że istnieją lim

O SZEREGACH FOURIERA. T (x) = c k e ikx

Analiza Matematyczna. Całka Riemanna

Zbiory ograniczone i kresy zbiorów

RACHUNEK CAŁKOWY. Funkcja F jest funkcją pierwotną funkcji f na przedziale I R, jeżeli. F (x) = f (x), dla każdego x I.

Całka oznaczona. Matematyka. Aleksander Denisiuk. Elblaska Uczelnia Humanistyczno-Ekonomiczna ul. Lotnicza Elblag.

Wzory uproszczonego mno zenia: (a + b) 2 = a 2 + 2ab + b 2, (a b) 2 = a 2 2ab + b 2, a 2 b 2 = (a b) (a + b).

Analiza I.2*, lato 2018

Analiza matematyczna dla informatyków Notatki z wykªadu. Maciej Paluszy«ski

Analiza matematyczna dla informatyków Notatki z wykªadu. Maciej Paluszy«ski

1 Przypomnienie wiadomo±ci ze szkoªy ±redniej. Rozwi zywanie prostych równa«i nierówno±ci

Całka oznaczona i całka niewłaściwa Zastosowania rachunku całkowego w geometrii

Wykªad 8. Pochodna kierunkowa.

Wykªad 7. Ekstrema lokalne funkcji dwóch zmiennych.

PEWNIK DEDEKINDA i jego najprostsze konsekwencje

1 Poj cia pomocnicze. Przykªad 1. A A d

VI. Rachunek całkowy. 1. Całka nieoznaczona

Funkcje jednej zmiennej. Granica, ci gªo±. (szkic wykªadu)

AM II /2019 (gr. 2 i 3) zadania przygotowawcze do I kolokwium

I Rok LOGISTYKI: wykªad 2 Pochodna funkcji. iloraz ró»nicowy x y x

1. Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: 2. Narysuj zbiory punktów na pªaszczy¹nie:

Analiza Matematyczna (część II)

Zadania z ekonomii matematycznej 3 Wybrane rozwi zania

Analiza matematyczna i algebra liniowa Całka oznaczona

MATEMATYKA KLASY I K i rozszerzonym WYMAGANIA EDUKACYJNE NIEZBĘDNE DO UZYSKANIA POSZCZEGÓLNYCH ŚRÓDROCZNYCH I ROCZNYCH OCEN KLASYFIKACYJNYCH

Analiza Matematyczna /19

III. Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej.

Całkowanie. dx d) x 3 x+ 4 x. + x4 big)dx g) e x 4 3 x +a x b x. dx k) 2x ; x 0. 2x 2 ; x 1. (x 2 +3) 6 j) 6x 2. x 3 +3 dx k) xe x2 dx l) 6 1 x dx

Funkcja rzeczywista zmiennej rzeczywistej. Pochodna (szkic wykªadu)

Indukcja matematyczna

Matematyka 1. Šukasz Dawidowski. Instytut Matematyki, Uniwersytet l ski

Wykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa

Analiza matematyczna I. Pula jawnych zadań na kolokwia.

CAŠKA NIEOZNACZONA. Politechnika Lubelska. Z.Šagodowski. 18 lutego 2016

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 15. CAŁKI OZNACZONE. Egzaminy I termin poniedziałek :00 Aula B sala 12B Wydział Informatyki

1 Funkcje i ich granice

Liczby zespolone Pochodna Caªka nieoznaczona i oznaczona Podstawowe wielko±ci zyczne. Repetytorium z matematyki

sin x 1+cos 2x. 3. Znajd¹ okres podstawowy funkcji: 6) f(x) = cos(4πx + 2), 8) f(x) = cos 2 x, 9) f(x) = tg πx 4) f 1 ([1, 9]), 5) f ([ 1, 1]),

Niewymierność i przestępność Materiały do warsztatów na WWW6

Wykªad 1. Macierze i wyznaczniki Macierze podstawowe okre±lenia

Zastosowania całki oznaczonej

Funkcje wielu zmiennych

Pochodne i całki, macierze i wyznaczniki

EGZAMIN MAGISTERSKI, r Matematyka w ekonomii i ubezpieczeniach

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

Analiza Matematyczna Wykªad

Rachunek caªkowy funkcji wielu zmiennych

1 Granice funkcji wielu zmiennych.

Analiza Matematyczna MAT1317

3. F jest lewostronnie ciągła

A = n. 2. Ka»dy podzbiór zbioru sko«czonego jest zbiorem sko«czonym. Dowody tych twierdze«(elementarne, lecz nieco nu» ce) pominiemy.

22 Pochodna funkcji definicja

nazywamy odpowiednio dolną oraz górną sumą Darboux funkcji f w przedziale [a, b] wyznaczoną przez podział P.

Zadania. I. Podzielność liczb całkowitych

Metody dowodzenia twierdze«

Obliczanie caªek. Kwadratury

Analiza Matematyczna MAEW101

Materiaªy do Repetytorium z matematyki

Analiza Matematyczna I

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

Wykªad 4. Funkcje wielu zmiennych.

Wykład z matematyki dla studentów Inżynierii Środowiska. Wykład 1. Literatura PRZEGLĄD FUNKCJI ELEMENTARNYCH

Podstawy matematyki dla informatyków

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki nieoznaczone

ANALIZA MATEMATYCZNA 1

Całki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas

Zagadnienia na wej±ciówki z matematyki Technologia Chemiczna

Całki oznaczone. Funkcja górnej granicy całkowania. Zastosowania całek oznaczonych. Całki niewłaściwe. Małgorzata Wyrwas

Zbiory i odwzorowania

N(0, 1) ) = φ( 0, 3) = 1 φ(0, 3) = 1 0, 6179 = 0, 3821 < t α 1 e t dt α > 0. f g = fg. f = e t f = e t. U nas: g = t α 1 g = (α 1)t α 2

Funkcje wielu zmiennych

PRÓBNA MATURA Z MATEMATYKI Z OPERONEM LISTOPAD ,0. 3x 6 6 3x 6 6,

Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

ANALIZA MATEMATYCZNA. semestr zimowy dr Damian Wi±niewski, KAiRR

< f g = fg. f = e t f = e t. U nas: e t (α 1)t α 2 dt = 0 + (α 1)Γ(α 1)

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

Oba zbiory s uporz dkowane liniowo. Badamy funkcj w pobli»u kresów dziedziny. Pewne punkty szczególne (np. zmiana denicji funkcji).

Szereg Taylora Javier de Lucas. f k) (x 0 ) (x x 0 ) k + R n (x, x 0 ), k! (x x 0 ) k k!

Podstawy matematyki dla informatyków. Funkcje. Funkcje caªkowite i cz ±ciowe. Deniowanie funkcji. Wykªad pa¹dziernika 2012

Szkice rozwi za«zada«z egzaminu 1

Pochodna funkcji jednej zmiennej

Matematyka i Statystyka w Finansach. Rachunek Różniczkowy

y f x 0 f x 0 x x 0 x 0 lim 0 h f x 0 lim x x0 - o ile ta granica właściwa istnieje. f x x2 Definicja pochodnych jednostronnych

Blok V: Ciągi. Różniczkowanie i całkowanie. c) c n = 1 ( 1)n n. d) a n = 1 3, a n+1 = 3 n a n. e) a 1 = 1, a n+1 = a n + ( 1) n

1 Definicja całki oznaczonej

AM1.2 zadania 14. Zadania z numerami opatrzonymi gwiazdka

Zadania z Analizy Funkcjonalnej I Które z poniższych przestrzeni metrycznych są przestrzeniami unormowanymi?

1 Funkcja wykładnicza i logarytm

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Transkrypt:

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech f, g : (, ) R b d jednostjne ci gªe. Czy fg te» jest jednostjnie ci gª? Co si stnie, je±li zbiór (, ) zst pimy zbiorem (, )? Zdnie. Funkcj f : R R nzywmy podddytywn, je±li dl wszystkich x, y R speªnion jest nierówno± f(x+y) f(x)+f(y). Czy funkcj podddytywn musi by wypukª? Czy musi by wkl sª? Czy musi by ci gª? Czy funkcj wkl sª musi by podddytywn? Czy funkcj podddytywn ci gª w musi by jednostjnie ci gª? Zdnie 3. Czy funkcj wkl sª f : [, ) [, ) speªnij c wrunek f() = musi by podddytywn? Zdnie 4. Niech f : R R b dzie dowoln funkcj. Udowodnij,»e zbiór punktów nieci gªo±ci funkcji f jest zbiorem typu F σ. Niech A b dzie dowolnym zbiorem typu F σ. Udowodnij,»e istnieje funkcj f : R R, której zbiór punktów nieci gªo±ci jest równy A. Zdnie 5. Niech (U n ) n b dzie ci giem otwrtych i g stych podzbiorów R. Udowodnij,»e zbiór U n jest g sty w R. Zdnie 6. Niech f : (, ) R b dzie funkcj ci gª. Zªó»my,»e dl k»dego > mmy n f ( n) =. Czy z tego wynik,»e x + f(x) =? Zdnie 7. Niech F b dzie dowoln rodzin funkcji ci gªych n R. Przypu± my,»e dl k»dego x R istnieje stª M x tk,»e f(x) M x dl wszystkich f F. Udowodnij,»e istnieje przedziª I R i stª M tk,»e f(x) M dl wszystkich x I.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech f : [, ] [, ] b dzie funkcj ci gª ró»niczkowln n (, ). Przypu± my,»e f (x) dl wszystkich x [, ]. Udowodnij, istniej jednozncznie wyznczone punkty, b [, ] tkie,»e f() = i f(b) = b. Zdnie. Niech p. Udowodnij,»e dl x, y > prwdziw jest nierówno± y p x p p mx{x, y} p x y. Zdnie 3. Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª ró»niczkowln n (, ). Przypu± my,»e f() = f() = orz istnieje punkt (, ) tki,»e f() = 3. Udowodnij,»e istniej proste l, l, styczne do wykresu funkcji f, które wrz z osi OX tworz trójk t równoboczny. Zdnie 4. Udowodnij,»e dl x prwdziw jest nierówno± e x x e. Zdnie 5. Niech f, g : [, ] R b d funkcjmi ci gªymi, ró»niczkowlnymi n (, ). Zªó»my,»e f() = f() =. Udowodnij,»e równnie m rozwi znie w przedzile (, ). Zdnie 6. Czy funkcj f(x) = g (x)f(x) + f (x) = { x 3/ sin(/x) x > x jest funkcj ró»niczkowln n R? Czy speªni on wrunek Lipschitz n [, ]? Zdnie 7. Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª, ró»niczkowln n (, ). Zªó»my,»e f (x) λ f(x) dl pewnej stªej λ > i wszystkich x [, ]. Przypu± my,»e f() =. Czy z tego wynik,»e f? Zdnie 8. Niech f : R R b dzie funkcj ci gª. Przypu± my,»e dl pewnego x R istnieje grnic f(x + h) f(x ). Q h h Czy f jest ró»niczkowln w punkcie x? Zdnie 9. Niech f : R R b dzie funkcj ró»niczkowln i niech f () =. Czy musi istnie ε > tki,»e f jest rosn c n predzile ( ε, ε)? Zdnie. Przypu± my,»e f : [, b] R b dzie funkcj ci gª ró»niczkowln n (, b) i niech b π. Udowodnij,»e istnieje x tkie,»e f (x ) < + f (x ). Zdnie. Niech f, g, h : [, b] R b d funkcjmi ci gªymi, ró»niczkowlnymi n (, b). Niech f(x) g(x) h(x) F (x) = det f() g() h() f(b) g(b) h(b) Udowodnij,»e istnieje x (, b) tkie,»e F (x ) =. Wywnioskuj st d twierdzeni Lgrnge' i Cuchy'ego o wrto±ci ±redniej.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 3, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech f : R R b dzie funkcj ró»niczkowln. Niech < b < c. Udowodnij,»e istniej x < x tkie,»e f(b) f() b = f (x ), f(c) f() c = f (x ). Zdnie. Niech f : (, ) R b dzie zdn wzorem f(x) = x. Udowodnij,»e ( ) n f (n) (x) < dl n orz wszystkich x >. Zdnie 3. Niech f : R R b dzie funkcj dwukrotnie ró»niczkowln w punkcie x R. Udowodnij,»e f(x + h) f(x ) + f(x h) = f (x h h ). Zdnie 4. Udowodnij,»e dl n prwdziwe s równo±ci n k= ( ) { n l =,,..., n ( ) k k l = k n! l = n Zdnie 5. Wyzncz liczb rozwi z«równni 3e x = + x + x! +... + x!. Zdnie 6. Niech f : R R b dzie fukcj dwukrotnie ró»niczkowln. Dl i =,, okre±lmy M i = sup x R f (i) (x), przy czym f = f. Udowodnij nierówno± M M M. ( Zdnie 7. Wyzncz grnic sin x ) /x x x. Zdnie 8. Niech f : R R b dzie funkcj dwukrotnie ró»niczkowln i niech < b. Zªó»my,»e f () = f (b) =. Udowodnij,»e istnieje punkt c (, b) tki,»e f (c) 4 Zdnie 9. Udowodnij nierówno±ci ln( + x) f(b) f() (b ). x + x, x, sin x π x + x π 3 (π 4x ), x [, π/]. Zdnie. Niech f : R R b dzie funkcj dwukrotnie ró»niczkowln. Zªó»my,»e f (x) dl wszystkich x R. Udowodnij,»e je±li x f(x) =, to równie» x f (x) =. Zdnie. Udowodnij nierówno± ( sin x x ) + tgx x > dl x (, π/)..

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 4, P. Nyr, /3 Zdnie. Udowodnij równo± ln( + x) = ( ) n+ x n, x <. n Zdnie. Niech p. Zbdj przebieg zmienno±ci funkcji f(x) = x p e x. Zdnie 3. Niech p (, ). Zbdj przebieg zmienno±ci funkcji f(x) = x p ( x) p. Zdnie 4. Zbdj zbie»no± jednostjn ci gu (f n ) n, gdzie f n (x) = x n ( x), x [, ]. Zbdj równie» zbie»no± jednostjn ci gu (g n ) n, gdzie g n (x) = nx n ( x), x [, ]. Zdnie 5. Niech n. Zbdj przebieg zmienno±ci funkcji f n : R R zdnej wzorem ( ) f n (x) = e x + x + x! +... + xn. n! Czy ci g (f n ) n jest zbie»ny jednostjnie n R. Czy jest on zbie»ny jednostjnie n [, ]? Zdnie 6. Zbdj zbie»no± jednostjn n R ci gu funkcyjnego (f n ) n, gdzie f n (x) = n + x n. Zdnie 7. Zbdj zbie»no± jednostjn n R ci gu funkcyjnego (f n ) n, gdzie f n (x) = n sin n x cos x. Zdnie 8. Niech P n : R R b d wielominmi dl n. Przypu± my,»e ci g (P n ) n jest zbie»ny jednostjnie do fukcji P : R R. Udowodnij,»e P jest wielominem. Zdnie 9. Rozw»my ci g wielominów (P n ) n ustlonego stopni k. Niech P n (x) = n,k x k + n,k x k +... + n, x + n,. Udowodnij,»e nst puj ce wrunki s równow»ne, () ci g (P n ) n jest jednostjnie zbie»ny n k»dym zbiorze zwrtym K R, (b) istniej liczby rzeczywiste x, x,..., x k tkie,»e ci gi (P n (x l )) n s zbie»ne dl l =,,..., k, (c) ci gi ( n,l ) n s zbie»ne dl l =,,..., k. Zdnie. Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª. Deniujemy ci g wielominów (P f n ) n wzormi P f n (x) = n k= ( ) n f k ( ) k x k ( x) n k. n Udowodnij,»e ci g (P f n ) n jest jednostjnie zbie»ny do f.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 4, P. Nyr, /3 Zdnie. Udowodnij nierówno± e x x + e x dl x R. Zdnie. Niech p, q, p + q =. Udowodnij nierówno± pe qx + qe px e 8 x. Zdnie 3. Niech S n b dzie liczb sukcesów w schemcie Bernoulliego z prwdopodobie«stwem sukcesu p. Udowodnij nierówno± ( ) S n P n p > ε e nε. Zdnie 4. Niech ε (, π). Zbdj zbie»no± jednostjn n [ε, π ε] orz n [, π] szeregu sin nx n. Zdnie 5. Niech,..., n i b,..., b n b d liczbmi rzeczywistymi i niech p, q speªnij p + q =. Udowodnij nierówno± ( n n ) /p ( n ) /q i b i i p b i q i= i= i= orz ( n ) /p ( n ) /p ( n ) /p i + b i p i p + b i p. i= i= i= Zdnie 6. Oblicz grnic x x + n x.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 6, P. Nyr, /3 Zdnie. Podj przykªd funkcji f : R [, ) klsy C tkiej,»e f() = orz dl wszystkich α (, ) mmy Zdnie. Udowodnij równo±ci ( ) n+ n x = x f (x) f(x) α =. ( ) n+ x n = ln. n Zdnie 3. Niech f n : A R dl n. Zªó»my,»e ci g (f n ) n jest zbie»ny jednostjnie do funkcji f i dl n n istniej grnice x x f n (x). Wyk»,»e f n (x) = f(x), n x x x x przy zªo»eniu,»e jedn z grnic w powy»szym wzorze istnieje. Zdnie 4. Zªó»my,»e szereg n= n jest zbie»ny. Czy szereg n= nx n musi by zbie»ny jednostjnie n [, ]? Udowodnij,»e x n= n x n = Zdnie 5. Niech f n : A R b d funkcjmi ci gªymi. Przypu± my,»e szereg n= f n(x) jest zbie»ny jednostjnie n zbiorze A. Niech x A b dzie punktem skupieni zbioru A. Udowodnij równo± f n (x) = x x n= n= n. f n (x ). Zdnie 6. Niech f n C([, ]). Zªó»my,»e szereg n= f n jest zbie»ny jednostjnie n [, ). Czy szereg n= f n() musi by zbie»ny? Zdnie 7. Udowodnij,»e szereg n +x n= zdje funkcj klsy C (R). Zdnie 8. Przypu± my,»e szereg n jest zbie»ny. Czy funkcj f(x) = x n jest gªdk n zbiorze R\{,,...}? Zdnie 9. Wyzncz punkty ró»niczkowlno±ci funkcji e n x p dl p =,. n Zdnie. Czy szereg n= ( )n jest sumowlny metod Abel? Czy szereg ten jest sumowlny metod Cesro? Zdnie. Czy szereg ( )n+ n jest sumowlny metod Abel? Czy szereg ten jest sumowlny metod Cesro? Zdnie. Niech n= n b dzie szeregiem zbie»nym i niech A k = k n= n. Udowodnij,»e x e x x n A n n! = n. n= n=

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 7, P. Nyr, /3 Zdnie. Oblicz cªki nieoznczone, () dx (b) dx (c) tg x dx x(x+)...(x+n) sin x (d) ln x dx (e) x n e x dx (f) x dx (x + ) n (g) e x sin x dx (h) dx (i) dx. (+x)(b+x) (+x ) 3/ Zdnie. Oblicz cªk x +bx+c dx. Zdnie 3. Wyzncz wzór rekurencyjny n I n = (+x ) n Zdnie 4. Udowodnij wzory () x dx = rcsin x + C (b) +x dx = rsinh x + C (c) +x dx = rcosh x + C (d) dx = rctg x + C. +x Zdnie 5. Wyzncz wzór rekurencyjny n I n = sin n x dx. Udowodnij wzór Zdnie 6. Wyzncz cªki π = ((n)!!) n (n )!!(n + )!! () e x e x e x +e x dx, (b) sin x+cos 3 x sin x+cos x dx, (c) x+ +x (+x ) 3/ +x dx, (d) cosh 4 x dx. Zdnie 7. Niech f : [, π] R b dzie funkcj ci gª. Udowodnij równo± π xf(sin x) dx = π π f(sin x) dx. Zdnie 8. Niech n, m b d liczbmi nturlnymi. Udowodnij równo± x n ( x) m dx = n!m! (n + m + )!. Zdnie 9. Niech f : [, ] (, ) b dzie funkcj ci gª. Oblicz f(x) f(x) + f( x) dx. Zdnie. Przypu± my,»e funkcj ci gª f : [, ] [, ) speªni f(x) dx =. udowodnij,»e f. Czy to smo jest prwd bez zªo»eni ci gªo±ci funkcji f? Zdnie. Niech f : [, R b dzie funkcj ci gª przyst. Udowodnij równo± f(x) + e dx = f(x) dx. x dx.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 8, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech I n = π/4 tg n x dx. Udowodnij równo± I n +I n = dl n. Wyk»,»e n n I n = orz π 4 = ( ) n n +. Zdnie. Niech f : R R b dzie funkcj T -okresow. Udowodnij,»e n n= f(nx) dx = T T f(x) dx. Zdnie 3. Niech f : [, b] R b dzie funkcj ci gª. Udowodnij,»e b n f(x) sin nx dx =. Udowodnij równie»,»e je±li f jest funkcj lipschitzowsk, to istnieje stª C > zle»n tylko of f, orz b tk,»e b f(x) sin nx dx C n. Zdnie 4. Niech f : [, b] R b dzie funkcj ci gª przyjmuj c wrto±ci w zbiorze [m, M] i niech ϕ : [m, M] R b dzie funkcj wypukª. Udowodnij nierówno± ( b ) ϕ f(x) dx b ϕ(f(x)) dx. b b Zdnie 5. Niech n. Udowodnij nierówno±ci Zdnie 6. Oblicz grnice ci gów n = n π n 4 n k n π 4 + n. n k= k= n n + k, b n n = n k. Zdnie 7. Niech f : R R b dzie funkcj ci gª n R. Zªó»my,»e dl k»dego x > mmy x Czy z tego wynik,»e f jest funkcj nieprzyst? k= x f(t) dt =. Zdnie 8. Niech f : [, ] (, ) b dzie funkcj ci gª. Dl p (, ) (, ) Deniujemy f p = ( /p. dx) f(x) p Udowodnij,»e dl < p < q < prwdziw jest nierówno± f p f q. Oblicz grnice f p, p Zdnie 9. Dl n udowodnij równo±ci ( x ) n dx = (n)!! (n + )!!, Wywnioskuj st d równo± + e x dx = π. f p, p f p. p ( + x ) dx = π (n 3)!! n (n )!!. Zdnie. Niech < b i niech f, g : [, b] R b d funkcjmi ci gªymi (ogólniej cªkowlnymi w sensie Riemnn). Niech p, q speªnij /p + /q =. Udowodnij,»e b ( b ) /p ( b /q f(x)g(x) dx f(x) p dx g(x) dx) q.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri 9, P. Nyr, /3 Zdnie. Oblicz xn ln n x dx. Udowodnij równo± x x dx = n n. Zdnie. Niech f, g : [, b] R b d funkcjmi cªkowlnymi w sensie Riemnn. Udowodnij nierówno± ( b ( b f(x) sin x dx) + f(x) cos x dx) (b ) b f (x) dx. Zdnie 3. Niech f : [, ] R i niech < p < q < r. Udowodnij nierówno± f q(r p) q f p(r q) p f r(q p) r. Zdnie 4. Niech f : [, ] [m, M]. Zªó»my,»e f(x) dx =. Udowodnij nierówno± f (x) dx mm. Zdnie 5. Niech f : [, b] R b dzie funkcj klsy C speªnij c wrunek f() = f(b) =. Udowodnij nierówno± mx f (x) x [,b] 4 (b ) b f(x) dx. Zdnie 6. Oblicz cªk + sin x x dx. Zdnie 7. Niech f : [, b] R b dzie funkcj wypukª. Udowodnij nierówno±ci ( ) + b f b f() + f(b) f(x) dx. b

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri, P. Nyr, /3 Zdnie. Wyj±nij, n czym poleg problem z rchunkiem ( ( )) x = rctg dx = x + x dx >. x + ( x ) Zdnie. Wyzncz wszystkie wrto±ci prmetrów, b, c, d, dl których zbie»ne s cªki () (sin x) (ln(+x)) b dx, (b) / ( cos x) dx, (c) (sin(πx)) b x c (tgx) d (x sin x) b (ln x) c / (ln x) dx. Zdnie 3. Niech p, q R. Zbdj zbie»no± cªek () + sin x dx, (b) + sin x dx, (c) + x p x p x p (ln x) q dx. Zdnie 4. Niech f : [, ) R b dzie funkcj ci gª. Zªó»my,»e f(x). Zbdj zbie»no± cªki + sin x x p + f(x) dx. Zdnie 5. Niech P, Q : R R b d wielominmi, przy czym Q(x) > dl x R orz deg Q deg P +. Zªó»my,»e Q posid jedynie pierwistki jednokrotne z, z,..., z n. Udowodnij,»e + P (x) n Q(x) dx = πi sgn(iz k ) P (z k) Q (z k ). k= Zdnie 6. Niech n > m b d liczbmi nturlnymi. Udowodnij równo± + x m + x dx = π n n sin ( m+ π). n Zdnie 7. Niech, b >. Deniujemy funkcje B orz Γ wzormi B(, b) = Udowodnij,»e dl < < mmy x ( x) b dx, Γ() = + e x x dx. Udowodnij równie» równo±ci B(, ) = + x + x dx = π sin π. B(, b) = Γ()Γ(b) π,, b >, Γ()Γ( ) = Γ( + b) sin π, < <.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech f : R R b dzie funkcj ci gª o okresie π. Niech x R. Zªó»my,»e istniej stªe L, δ > tkie,»e f(x + t) f(x ) L t dl t δ. Udowodnij,»e szereg Fourier funkcji f jest zbie»ny do f w punkcie x. Zdnie. Funkcj f(x) = π x okre±lon n [, π) przedªu»my okresowo n R. Wyzncz szereg Fourier funkcji f. Dl jkich x Rszereg ten jest zbie»ny do funkcji f? Zdnie 3. Udowodnij,»e dl k»dego x (, π) prwdziw jest równo± π 4 = sin(n + )x. n + Zdnie 4. Niech < α. Zªó»my,»e funkcj f : R R o okresie π speªni wrunek f(x+h) f(x) C h α dl pewnej stlej C >. Udowodnij,»e wspoªczynniki Fourier speªnij n = O(n α ), b n = O(n α ). Zdnie 5. Zªó»my,»e f jest funkcj π-okresow klsy C k. Udowodnij,»e n = o(n k ) orz b n = o(n k ). Zdnie 6. Niech f : R R b dzie cªkowln w sensie Riemnn funkcj okresow o okresie π. Niech s n b ddzie n-t sum cz ±ciow szeregu Fourier funkcji f. Deniujemy Udowodnij,»e orz s n (x) = π +π π σ n (x) = s (x) + s (x) +... + s n (x). n f(x t) sin ( n+t ) sin ( ) dt = t π σ n (x) = +π nt sin f(x t) πn π sin t +π (f(x t) + f(x + t)) sin ( n+t ) sin ( ) dt. t dt = +π nt sin (f(x t) + f(x + t)) πn sin t Zdnie 7. Niech f : R R b dzie funkcj ci gª o okresie π. Udowodnij nierówno± inf f(x) σ n(x) sup f(x). x [,π] x [,π] Udowodnij,»e je±li σ n (x) sup x [,π] f(x) to f sup x [,π] f(x). Zdnie 8. Niech f : R R b dzie funkcj π-okresow. Zªó»my, ze wspóªczynniki Fourier funkcji f speªnij nierówno±ci n n A i b n n B. Udowodnij nierowno± s n (x) σ n+ (x) A + B. Wywnioskuj st d nierówno± sin x sin x + +... + sin nx n π +, n, x R. Zdnie 9. Niech (b n ) n b dzie mlej cym ci giem zbie»nym do. Udowodnij,»e szereg b n sin nx jest jednostjnie zbie»ny wtedy i tylko wtedy, gdy n nb n =. Zdnie. Niech (b n ) n b dzie mlej cym ci giem zbie»nym do. Udowodnij,»e szereg b n sin nx jest szeregiem Fourier funkcji ci gªej wtedy i tylko wtedy, gdy n nb n =. dt.

Anliz Mtemtyczn I. wiczeni, seri, P. Nyr, /3 Zdnie. Niech t >. Udowodnij nierówno±ci Czy stª + te t e x dx, + e x / dx / π e t. t w pierwszej nierówno±ci jest optymln? Zdnie. Udowodnij,»e dl dowolnego n istnieje liczb < θ n < tk,»e ( n ) n θn n! = πn e. e W tym celu udowodnij to»smo± ( ) ( + x ln = x + x 3 x + 5 x4 +... + ) k + xk +..., x < i wywnioskuj nierówno± e < ( + ) n+ < e + n t n(n+). Nst pnie udowodnij,»e ci g n = n!en jest mlej cy, le ci g n n+/ n e n jest rosn cy. Wywnioskuj st d,»e istnieje stª tk,»e n e n < < n. Nst pnie udowodnij,»e istniej stªe θ n, θ n (, ) tkie,»e i n tej podstwie wyzncz stª. (n)!! n (n )!! = e 4θn θ n 4n Zdnie 3. Niech f : [, b] R b dzie funkcj ci gª speªnij c wrunek b x n f(x) dx = dl n =,,..., N. Udowodnij,»e f m przynjmniej N + miejsc zerowych w przedzile [, b]. Zdnie 4. Niech f : [, ] R b dzie funkcj nierosn c. Udowodnij,»e dl k»dego θ [, ] prwdziw jest nierówno± θ f(x) dx θ f(x) dx. Zdnie 5. Niech g : [, ] R b dzie funkcj ci gª tk,»e istnieje sko«czon grnic g(x) x +. x Udowodnij,»e dl k»dej funkcji f : [, ] R klsy C prwdziw jest równo± Zdnie 6. Niech >. Wyzncz grnice n f(x)g(x n ) dx = f() n n x n n + x dx, n g(x) x dx. n x n dx. n + xn Zdnie 7. Niech f b dzie ±ci±le rosn c funkcj klsy C okre±lon n przedzile [, c] i niech f() =. Dl dowolnych liczb [, c] orz b [, f(c)] udowodnij nierówno± f(x) dx + b f (x) dx b.

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri, P. Nyr, /3 W poni»szych zdniech f n ozncz zwsze n-krotne zªo»enie funkcji f, czyli f n = f f... f. Przyjmujemy równie» f = f. Zdnie ( pkt). Niech f : [, ) R b dzie funkcj wypukª. Rozstrzygnij, czy zwsze prwdziw jest nierówno± f( + b) + f() f() + f(b),, b. Zdnie (3 pkt). Niech f : R R b dzie funkcj ci gª. Przypu± my,»e dl k»dego x R istnieje liczb nturln n(x) tk,»e f n(x) (x) = x. Udowodnij,»e f (x) = x dl wszystkich x R. Zdnie 3 (3 pkt). Niech f : R R b dzie funkcj ci gª. Przypu± my,»e istnieje n tkie,»e f n jest funkcj ogrniczon. Udowodnij,»e f jest funkcj ogrniczon. Zdnie 4. Niech, b >. Dl c (, ] Rozw»my elips E c = {(x, y) R } x + y b = c. Wyzncz dist(e, E c ). Zdnie 5 (5 pkt, ). Niech f : (, ) R b dzie funkcj wypukª. Czy f musi by funkcj ci gª?

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Niech f : R R b dzie funkcj ró»niczkowln i niech f() =. Przypu± my,»e f(x) + f (x) dl x R. Udowodnij,»e f() e. Czy to oszcownie jest optymlne? Zdnie (3 pkt). Niech x,..., x n b d liczbmi nturlnymi speªnij cymi wrunek n i= x i =. Udowodnij nierówno± Czy stª / e jest optymln? cos(x ) cos(x )... cos(x n ) < e. Zdnie 3 (3 pkt). Niech f : [, b] R b dzie funkcj ci gª, ró»niczkowln n (, b). Udowodnij,»e istnieje c (, b) tkie,»e c < f (c) < b c. Zdnie 4 (5 pkt). Udowodnij,»e dl x (, π) i n prwdziw jest nierówno± n sin kx >. k k= Zdnie 5 (5 pkt, ). Liczby dodtnie p,..., p n i q,..., q n speªnij wrunek n i= p i = n i= q i. Udowodnij nierówno± n n p i ln p i p i ln q i. i= i= Zdnie 6 (3 pkt). Dl x [, ] udowodnij nierówno± sin πx 4x( x).

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª trzykrotnie ró»niczkowln. Zªó»my,»e f() = f () = f () = f () = f () = orz f() =. Udowodnij,»e istnieje c (, ) tkie,»e f (c) 4. Zdnie (3 pkt). Niech f : R (, ) b dzie funkcj dwukrotnie ró»niczkowln. Rozstrzygnij, czy zwsze istnieje punkt x R tki,»e f(x ) + f (x )(x x ) + f (x ) (x x ). Zdnie 3 (4 pkt). Niech P : [, ] [, ] b dzie wielominem stopni n. Udowodnij,»e P (x) n dl x [, ]. Zdnie 4 (4 pkt). Niech f : R R b dzie funkcj klsy C. Przypu± my,»e dl k»dego x R istnieje liczb nturln n(x) tk,»e f (n(x)) (x) =. Czy funkcj f musi by wielominem? Zdnie 5 (5 pkt, ). Udowodnij nierówno± tg(sin x) > sin(tg x), x (, π/). Zdnie 6 (4 pkt). Niech,..., n, b,..., b n b d liczbmi rzeczywistymi dodtnimi. Rozstrzygnij, czy funkcj f(x) = n k cos(b k x) k= musi mie miejsce zerowe.

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 4, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Dl n deniujemy funkcje f n : [, ) R wzormi f n (x) = { ( x n) n x [, n] x > n. Czy ci g funkcyjny (f n ) n jest zbie»ny jednostjnie n [, )? Zdnie (5 pkt, ). Zbdj jednostjn zbie»no± n R ci gu funkcyjnego (f n ) n, gdzie ( π ) f n (x) = x rctg(nx). Zdnie 3 (4 pkt). Niech J I R b d przedziªmi domkni tymi. Niech I orz J oznczj dªugo±ci tych przedziªów. Niech P b dzie wielominem stopni d. Udowodnij nierówno± ( I sup P (x) T d x I J gdzie T d jest wielominem Czebyszew stopni d. ) sup P (x), x J Zdnie 4 (4 pkt). Niech ( n ) n b dzie dowolnym ci giem liczb rzeczywistych. Czy zwsze istnieje funkcj klsy C (R) tk,»e f (n) () = n? Zdnie 5 (3 pkt). Niech f n : R R b d funkcjmi ci gªymi zbie»nymi punktowo do funkcji f : R R, czyli f(x) = n f n (x). Czy funkcj f musi mie punkt ci gªo±ci? Zdnie 6 (3 pkt). Przypu± my,»e ci g f n : [, ] R speªni n f n (x) = dl k»dego x [, ]. Czy musi istnie przedziª I [, ] tki,»e ci g (f n ) jest bie»ny jednostjnie n I?

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 5, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Przypu± my,»e szereg n jest zbie»ny. Czy funkcj f(x) = x n jest gªdk n zbiorze R\{,,...}? Zdnie (3 pkt). Wyzncz punkty ró»niczkowlno±ci funkcji e n x p dl p =,. n Zdnie 3 ( pkt). Czy szereg n= ( )n jest sumowlny metod Abel? Czy szereg ten jest sumowlny metod Cesro? Zdnie 4 ( pkt). Czy szereg ( )n+ n jest sumowlny metod Abel? Czy szereg ten jest sumowlny metod Cesro? Zdnie 5 ( pkt). Niech n= n b dzie szeregiem zbie»nym i niech A k = k n= n. Udowodnij,»e x e x x n A n n! = n. n= n= Zdnie 6 (3 pkt). Wyzncz grnic x ( ) n x n. n= Zdnie 7 (5 pkt, ). Wyzncz sum uogólnion w sensie Cesro i w sensie Abel szeregu sin(nx). Zdnie 8 (5 pkt). Zªó»my,»e szereg n sin nx jest zbie»ny dl k»dego x R. Zªó»my pondto,»e funkcj f(x) = n sin nx jest funkcj stª. Czy wynik st d,»e n = dl wszystkich n? Zdnie 9 (5 pkt). Zbdj zbie»no± jednostjn n przedzile [, ] szeregu x n ( + x n ) n.

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 6, P. Nyr, /3 Zdnie (4 pkt). Niech α > i niech f : (, ) R b dzie zdn wzorem cos(πnx) f(x) =. n α Wyzncz wszystkie wrto±ci k, dl których f C k ((, )). Zdnie (3 pkt). Niech n, m b d liczbmi nturlnymi. Udowodnij równo± n xm dx = m xn dx. Zdnie 3 (4 pkt). Udowodnij równo± n := n! π x n (π x) n sin x dx = n k n ( ) k+n n! (n k)! πn k. Udowodnij,»e dl k»dej liczby cªkowitej q mmy n q n n =. Wywnioskuj st d,»e π jest liczb niewymiern. Zdnie 4 (3 pkt). Niech C [, ] b dzie stndrdowym zbiorem Cntor. Deniujemy funkcj f : [, ] R wzorem { x C f(x) = x / C. Czy funkcj t jest cªkowln w sensie Riemnn? Zdnie 5 (3 pkt). Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª. () Czy z równo±ci f(x)xn dx = speªnionej dl wszystkich liczb nturlnych n wynik,»e f? (b) Czy z równo±ci f(x)xn dx = speªnionej dl wszystkich liczb nturlnych n wynik,»e f jest funkcj nieprzyst? Zdnie 6 (4 pkt). Zªó»my,»e f : R R jest funkcj klsy C, speªnij c wrunek f() = f() =. Udowodnij nierówno± f (x) 4 dx 9 f(x)f (x) dx. Zdnie 7 (5 pkt, ). Niech f : [, ] [, ] b dzie funkcj niemlej c. Udowodnij nierówno± f(x) dx xf(x) dx.

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 7, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª. Udowodnij równo± n x n f(x) dx = f(). n Zdnie (4 pkt). Wyzncz liczb r > speªnij c zle»no± + dx =. ( + x r ) r Zdnie 3 (3+4 pkt). () Niech f : R R b dzie funkcj ró»niczkowln. Zªó»my pondto,»e f jest cªkowln w sensie Riemnn n [, ]. Udowodnij równo± ( n ( ) ) k f n f(x) dx = f (x) dx. n n k= (b) Niech f : R R b dzie funkcj gªdk i niech k b dzie liczb nturln. Udowodnij,»e istniej liczby rzeczywiste,..., k zle» ce od funkcji f tkie,»e n f n l= ( ) l = + n n + n +... + ( ) k n + O k n k+ i wyzncz liczby,..., k. Co mo»n powiedzie o tych liczbch, je±li f jest funkcj - okresow? Zdnie 4 (4 pkt). Niech f : [, ] R b dzie funkcj cªkowln w sensie Riemnn speªnij c wrunek f(x) x dl x [, ]. Udowodnij nierówno± ( f(x) Czy stª po prwej stronie jest optymln? ) f(t) dt dx 5(3 5). 4 Zdnie 5 (5 pkt, ). Niech f, g : R R b d funkcjmi ci gªymi. Zªó»my,»e g jest funkcj -okresow. Udowodnij równo± ( ) ( ) f(x)g(nx) dx = f(x) dx g(x) dx. n

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 8, P. Nyr, /3 Zdnie (4 pkt). Niech f : [, ] (, ) b dzie funkcj ci gª. Deniujemy ( ) ( ) Φ(f) = f(x) ln f(x) dx f(x) dx ln f(x) dx. Udowodnij,»e { } Φ(f) = sup f(x)g(x) dx e g(x) dx, g C([, ]). Wskzówk. Udowodnij,»e dl u > i v R mmy uv u ln u u + e v. Zdnie (5 pkt). Niech f, g : [, ] R bed funkcjmi ci gªymi speªnij cymi wrunek f(x) dx = g(x) dx =. Udowodnij,»e istnieje przedziª I [, ] tki,»e f(x) dx = g(x) dx =. I Zdnie 3 (4 pkt). Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª speªnij c wrunek Udowodnij nierówno± f (x) dx 4. f(x) dx = I xf(x) dx =. Zdnie 4 (6 pkt). Niech f : R R b dzie wielominem. Deniujemy f = + f(x)e x / dx. π Udowodnij,»e powy»sz cªk jest zbie»n. Dl n deniujemy H n = ( ) n e x / d n ( e x / dx n Udowodnij,»e H n H m = n!δ n,m. Udowodnij równie»,»e dl dowolnego wielominu f prwdziw jest nierówno± f f (f ). ). Udowodnij,»e je±li f jest funkcj przyst, to f f (f ). Czy powy»sze nierówno±ci s prwdziwe dl dowolnej funkcji ci gªej o zwrtym no±niku? Zdnie 5 (4 pkt). Niech f, g : [, ] R b d funkcjmi wkl sªymi speªnij cymi wrunek f() = g() = f() = g() = orz f(x) g(x) dl x [, ]. Rozstrzygnij, czy prwdziw jest nierówno± + f (x) dx + g (x) dx. Uwg! Nie m pisemnego.

Anliz Mtemtyczn I. Zdni domowe, seri 9, P. Nyr, /3 Zdnie (3 pkt). Oblicz + dx + x + x 4 + x 6. Zdnie (, 5 pkt). Zbdj zbie»no± cªek () + sin(x α ) dx, α R, (b) sin(xα ) dx, α R, (c) + sin x dx, α [, ), (d) π e (sin x)α dx, α >. x+x α sin x e e cos x Zdnie 3 (3 pkt). Oblicz funkcj pierwotn dx sin 4 x + cos 4 x. Zdnie 4 (3 pkt). Wyzncz rozwini cie w szereg Fourier funkcji f : [ π, π) R zdnej wzorem f(x) = e x, rozszerzonej n R do funkcji π-okresowej. W jkich punktch szereg Fourier funkcji f jest zbie»ny do f? Zdnie 5 (3 pkt). Rozwi«w szereg Fourier funkcj { ln sin( x) x kπ, f(x) = x = kπ. Zdnie 6 (3+3 pkt). () Niech (B n ) n= b dzie ci giem zdnym równnimi rekurencyjnymi, n ( ) n + B k =, B =. k k= Zdeniujmy funkcj { x e x x x =. Udowodnij,»e B n = f (n) (). (b) Wyzncz wszystkie x R, dl których prwdziw jest równo± f(x) = n= B n n! xn.

Zdni treningowe z Am.. Piotr Nyr, czerwc 3 Zdnie. Udowodnij,»e funkcj f(x) = ( x ) n sin n jest klsy C (R). Czy f jest funkcj okresow? Zdnie. Niech f : R R b dzie funkcj ci gª π-okresow. Udowodnij równo± f() + f() +... + f(n) n n = π π f(t) dt. Wskzówk. Pok» njpierw tez dl funkcji f k (t) = e πik, k Z. Zdnie 3. () Niech R i b [, ]. Udowodnij nierówno± + b b. (b) Niech f : [, ] R b dzie funkcj klsy C. Przypu± my,»e dªugo± wykresu funkcji f jest równ wrto±ci funkcji f w punkcie. Udowodnij,»e f(x) dx π/4. Dl jkiej funkcji w powy»szej nierówno±ci zchodzi równo±? Zdnie 4. Niech f : R R b dzie funkcj klsy C. Zªó»my,»e dl wszystkich n mmy f( ) = n orz f (n) (x) dl k»dego x R. Udowodnij,»e f jest funkcj stª. Czy tez jest prwdziw bez zªo»eni f (n) (x) dl x R? Czy ) = dl n? tez jest prwdziw bez zªo»eni f( n

Zdnie 5. Niech n. Zªó»my,»e funkcj f : R R jest funkcj ogrniczon klsy C n i f (n) jest lipschitzowsk. Udowodnij,»e funkcje f, f,..., f (n) s ogrniczone. Zdnie 6. Udowodnij nierówno± (sin x) sin x (cos x) cos x, x [, π/4]. Zdnie 7. Niech f : (, ) R. Udowodnij,»e funkcj xf(x) jest wypukª wtedy i tylko wtedy gdy wypukª jest funkcj f(/x). Zdnie 8. Niech f : [, ] [, ] b dzie rosn c funkcj wkl sª speªnij c f() = i f() =. Udowodnij nierówno± f(x)f (x) x dl x [, ]. Zdnie 9. Zªó»my,»e p, q s liczbmi wzgl dnie pierwszymi. Udowodnij równo± ( {px} ) ( {qx} ) dx = pq. Zdnie. Niech f : [, ] R b dzie funkcj ci gª. Zªó»my,»e xk f(x) dx = dl k =,,..., n orz xn f(x) dx =. Udowodnij,»e istnieje punkt x [, ] tki,»e f(x ) n (n + ).