Universitetseksamen etter tema
Øv på ett tema om gangen med oppgavene fra universitetseksamenene vi har lagt ut, foreløpig NTNU Matematikk 1. Velg område og tema, så henter vi oppgavene fra alle settene. Prøv selv først – løsningen ligger under oppgaven når du står fast.
Område
Emne
ulikheter
Velger du flere tema, får du oppgavene som har alle sammen.
1 oppgave i NTNU Matematikk 1 om ulikheter
Oppgavene
Oppgave 8
La Finn taylorpolynomet til
av grad 1, om punktet og bruk dette til å vise at
for
Vis løsningSkjul løsning på oppgave 8
Svar
Taylorpolynomet er og for gir restleddet:
Vi finner \( f(0) \) og \( f'(0) \) og setter dem inn i formelen for taylorpolynomet. Ulikheten følger av fortegnet til restleddet.
1. Deriver funksjonen
Vi skriver \( {f(x) = (1 + x)^{-r}}\text{.} \) Kjerneregelen forteller oss at:
\[ \left(\textcolor{green}{w}^{-r}\right)' = -r\textcolor{green}{w}^{-r-1} \cdot \textcolor{green}{w'} \]Hvis du er usikker på regelen, kan du se videoen Kjerneregelen.
Her er:
\[ \begin{aligned} \textcolor{green}{w} &= \textcolor{green}{1 + x} & \textcolor{green}{w'} &= \textcolor{green}{1} \end{aligned} \]
Plugger vi dette inn, får vi:
\[ \begin{aligned} f'(x) &= -r(\textcolor{green}{1 + x})^{-r-1} \cdot \textcolor{green}{1} \\ &= -r(1 + x)^{-r-1} \end{aligned} \]
2. Finn taylorpolynomet
Taylorpolynomet av grad 1 om \( {x = 0} \) forteller oss at:
\[ P_1(x) = \textcolor{red}{f(0)} + \textcolor{blue}{f'(0)} \cdot x \]Dette er formelen fra videoen Taylor & Mclauren polynomer DEL 2, med \( {a = 0}\text{.} \)
Her er:
\[ \begin{aligned} \textcolor{red}{f(0)} &= \textcolor{red}{1} \\ \textcolor{blue}{f'(0)} &= \textcolor{blue}{-r} \end{aligned} \]
Plugger vi dette inn, får vi:
\[ P_1(x) = \textcolor{red}{1} \textcolor{blue}{- r}x \]
3. Bruk restleddet
Taylors teorem forteller oss at det for hver \( {x > 0} \) finnes en \( c \) mellom \( 0 \) og \( x \) slik at:
\[ f(x) = P_1(x) + \dfrac{f''(c)}{2}x^2 \]Vi kjenner ikke \( c\text{,} \) men vi vet at den ligger mellom \( 0 \) og \( x\text{.} \)
Vi deriverer \( f'(x) \) på samme måte en gang til:
\[ \begin{aligned} f''(x) &= -r(-r - 1)(1 + x)^{-r-2} \cdot 1 \\ &= r(r + 1)(1 + x)^{-r-2} \end{aligned} \]
Siden \( {r > 0} \) og \( {c > 0}\text{,} \) er alle faktorene positive:
\[ f''(c) = r(r + 1)(1 + c)^{-r-2} > 0 \]
Også \( {x^2 > 0}\text{,} \) så restleddet er positivt:
\[ \dfrac{f''(c)}{2}x^2 > 0 \]
Dermed vet vi at \( {f(x) > P_1(x)}\text{,} \) altså:
\[ \dfrac{1}{(1 + x)^r} > 1 - rx \]