1. Trang chủ
  2. » Trung học cơ sở - phổ thông

Dap an Olympic sv2010Giai tich

5 7 0

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

ĐÁP ÁN OLYMPIC TOÁN SINH VIÊN LẦN THỨ XVIII (2010) Môn: Giải tích.. Câu 1.[r]

(1)

HỘI TOÁN HỌC VIỆT NAM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐÁP ÁN OLYMPIC TOÁN SINH VIÊN LẦN THỨ XVIII (2010)

Mơn: Giải tích

Câu Cho hàm số f(x) = ln(x+ 1)

a) Chứng minh với x > 0, tồn số thực c thỏa mãn điều kiện f(x) = xf0(c) mà ta ký hiệu c(x)

b) Tìm lim

x→0+

c(x)

x Giải

a) Yêu cầu toán tương đương với việc chứng minh phương trình ln(x+ 1)

x =

1

c+

có nghiệm c với x >0 Ta giải trực tiếp

c = x

ln(x+ 1) −1 b) Ta tính giới hạn

lim

x→0+

c(x)

x = limx→0+

x

ln(x+ 1) −1

x = limx→0+

x−ln(1 +x)

xln(1 +x)

bằng cách sử dụng công thức Taylor: ln(1 +x) = x−x2/2 +o(x2)hoặc dùng quy tắc L’Hopitale:

lim

x→0+

x−ln(1 +x)

xln(1 +x) = limx→0+

x−ln(1 +x)

x2 xlim→0+

x

ln(1 +x)

= lim

x→0+

1−

1 +x

2x xlim→0+

1 1 +x

=

Câu Cho dãy {xn} xác định bởi:

x1 = 1, xn+1 =xn +x2010n

, n = 1,2,

Tìm

lim

n→∞

x2010

1

x2

+ x

2010

x3

+· · ·+ x

2010

n xn+1

Giải Với k ≥ 1, ta có

x2010k xk+1

= x

2011

k xkxk+1

= xk+1 −xk

xkxk+1

=

xk

− xk+1

(2)

Suy

x2010

1

x2

+ x

2010

x3

+· · ·+ x

2010

n xn+1

=

x1

− xk+1

Rõ ràng {xn} dãy tăng Nhận xét lim

n→∞xn = +∞ Suy giới hạn

cần tính

Câu Cho a ∈R hàm số f(x)khả vi [0,∞)thỏa mãn điều kiện

f(0) ≥0

f0(x) +af(x) ≥0, ∀x∈ [0,∞)

Chứng minh

f(x)≥ 0, ∀x ≥

Giải Từ giả thiết ta có

eax[f0(x) +af(x)] ≥ 0, ∀x ∈[0,∞),

hay

[eaxf(x)]0 ≥0, ∀x∈ [0,∞),

suy

eaxf(x)≥ f(0) ≥ 0, ∀x∈ [0,∞),

tức

f(x) ≥ 0, ∀x∈ [0,∞)

Câu Cho hàm f(x) khả vi liên tục trên[0,1] Giả sử

1

Z

0

f(x)dx =

1

Z

0

xf(x)dx =

Chứng minh tồn điểm c ∈(0,1) cho f0(c) =

Giải Nhận xét hàm số g(x) = 6x−2 thỏa mãn điều kiện

1

Z

0

g(x)dx =

1

Z

0

xg(x)dx = 1,

suy

1

Z

0

[f(x)−g(x)]dx =

Hàm h(x) = f(x)−g(x) liên tục [0,1] có tích phân

1

R

0

h(x)dx = 0,

nên xảy trường hợp h(x) > ,∀x ∈ (0,1) trường hợp

(3)

Như phương trình h(x) = phải có nghiệm (0,1)

Giả sử h(x) = có nghiệm x = a ∈ (0,1) Xảy hai khả sau:

+) Nếu h(x) < 0,∀x∈ (0, a), h(x) > 0,∀x∈ (a,1) Khi

1

Z

0

xf(x)dx−1 =

1

Z

0

xf(x)dx−

1

Z

0

xg(x)dx =

1

Z

0

x[f(x)−g(x)]dx =

1

Z

0

xh(x)dx

=

a

Z

0

xh(x)dx+

1

Z

a

xh(x)dx > a

Z

0

ah(x)dx+

1

Z

a

ah(x)dx

=a

h

a

Z

0

h(x)dx+

1

Z

a

h(x)dx

i =a

1

Z

0

h(x)dx=

Suy

1

Z

0

xf(x)dx >1, mâu thuẫn với giả thiết đề bài!

+) Nếu h(x) > 0,∀x∈ (0, a), h(x) < 0,∀x∈ (a,1) Khi

1

Z

0

xf(x)dx−1 =

1

Z

0

xf(x)dx−

1

Z

0

xg(x)dx =

1

Z

0

x[f(x)−g(x)]dx =

1

Z

0

xh(x)dx

=

a

Z

0

xh(x)dx+

1

Z

a

xh(x)dx < a

Z

0

ah(x)dx+

1

Z

a

ah(x)dx

=ah a

Z

0

h(x)dx+

1

Z

a

h(x)dxi =a

1

Z

0

h(x)dx=

Suy

1

Z

0

xf(x)dx <1, mâu thuẫn với giả thiết đề bài!

Vậy h(x) = phải có hai nghiệm (0,1)

Giả sử hai nghiệm a, b∈ (0,1) a < b

Ta có h(a) = h(b) = , nên f(b)−f(a) = g(b)−g(a)

Theo định lý Lagrange tồn c ∈(a, b) ⊂(0,1), cho

f0(c) = f(b)−f(a)

b−a =

g(b)−g(a)

(4)

Câu Cho đa thức P(x) bậc n với hệ số số thực cho P(−1) 6=

−P 0(−1) P(−1) ≤

n

2.Chứng minh rằngP(x)có nghiệmx0với|x0| ≥

Giải Giả sử x1, x2, , xn nghiệm P(x) C, tồn λ ∈R cho

P(x) = λ n

Q

i=1

(x−xi) Khi ta có cơng thức

P0(x)

P(x) =

n

X

i=1

1

x−xi

⇒ −P 0(−1) P(−1) =

n

X

i=1

1

xi+

Do

n

2 +

P0(−1)

P(−1) =

n

X

i=1

1 −

1

xi+

=

2

n

X

i=1

xi−1

xi+

Ta có

xi−1 xi+

= (xi−1)(xi+ 1)

|xi+ 1|2 ,

suy

Re xi−1

xi+

= |xi|

2−1

|xi+ 1|2, ∀i = 1,2, , n

Vì n +

P0(−1)

P(−1) ∈R nên

n

2 +

P0(−1)

P(−1) =

n

X

i=1

|xi|2−1 |xi+ 1|2

≥0

Do tồn nghiệm x0 có |x0| ≥

Câu 6a Tìm tất hàm số dương f(x)khả vi liên tục [0,1] cho

f(1) = e.f(0)

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx ≤

Giải Ta có

0≤

1

Z

0

f0(x)

f(x) −1

dx =

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx−2

1

Z

0

f0(x)

(5)

=

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx−2 lnf(x)

1 0+

=

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx−2 lnf(1)

f(0) +

=

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx−1

Từ đó, ta có

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx≥

Mặt khác, theo giả thiết

1

Z

0

f0(x)

f(x)

dx≤ 1,

nên

1

Z

0

f0(x)

f(x) −1

dx =

Do f hàm khả vi liên tục [0,1], ta

f0(x)

f(x) = 1,∀x∈ [0,1]

hay f(x) = f0(x),∀x ∈ [0,1], f(x) = c.ex, c > Thử lại, ta thấy hàm thỏa mãn

Câu 6b Ta có f(x+y) = 2010xf(y) + 2010yf(x), ∀x, y ∈ R, hay

2010−(x+y)f(x+y) = 2010−yf(y) + 2010−xf(x), ∀x, y ∈ R

Đặt 2010−xf(x) = g(x) Ta có

g(x+y) = g(x) +g(y), ∀x, y ∈R

Đây phương trình hàm Cauchy quen biết, có nghiệm g(x) = ax

Suy f(x) = ax2010x Từ điều kiện f(1) = 2010 cho suy a =

f(x) = 2010xx

Thử lại, ta thấy thỏa mãn điều kiện toán

Ngày đăng: 18/05/2021, 10:40

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

  • Đang cập nhật ...

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w