Escrito por estudiantes que aprobaron Inmediatamente disponible después del pago Leer en línea o como PDF ¿Documento equivocado? Cámbialo gratis 4,6 TrustPilot
logo-home
Notas de lectura

The Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% Pass

Puntuación
-
Vendido
-
Páginas
18
Subido en
01-01-2025
Escrito en
2024/2025

The Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% PassThe Mean Value Theorem-1, guaranteed and verified 100% Pass

Mostrar más Leer menos
Institución
Math
Grado
Math

Vista previa del contenido

1


The Mean Value Theorem



Def. Let 𝑓 be a real valued function defined on a metric space 𝑋. We say that 𝑓
has a local maximum at a point 𝑝𝜖𝑋 if there exists a 𝛿 > 0 such that
𝑓(𝑞) ≤ 𝑓(𝑝) for all 𝑞𝜖𝑋 with 𝑑𝑋 (𝑝, 𝑞 ) < 𝛿 .
We say that 𝑓 has a local minimum at a point 𝑝𝜖𝑋 if there exists a 𝛿 > 0 such
that 𝑓(𝑝) ≤ 𝑓(𝑞) for all 𝑞𝜖𝑋 with 𝑑𝑋 (𝑝, 𝑞 ) < 𝛿 .




𝑦 = 𝑓(𝑥)

𝑝1 𝑝2

Local Max Local Min



Theorem: Let 𝑓: [𝑎, 𝑏] → ℝ. If 𝑓 has a local maximum or minimum at a point
𝑝𝜖(𝑎, 𝑏), and if 𝑓 ′ (𝑝) exists, then 𝑓 ′ (𝑝) = 0.

Proof: Suppose 𝑓 ′ (𝑝) exists and 𝑓(𝑝) is a local maximum.

𝑦 = 𝑓(𝑥)


𝑝 − 𝛿( 𝑝 )𝑝 + 𝛿



Then by the definition of a local maximum, there exists a 𝛿 > 0 such that

𝑓(𝑥) ≤ 𝑓(𝑝) for all 𝑥𝜖[𝑎, 𝑏] with |𝑥 − 𝑝| < 𝛿.

, 2


|𝑥 − 𝑝| < 𝛿
−𝛿 < 𝑥 − 𝑝 < 𝛿
𝑝 − 𝛿 < 𝑥 < 𝑝 + 𝛿.


Suppose that we take a point 𝑡, 𝑝 − 𝛿 < 𝑡 < 𝑝 , then we have:

𝑓(𝑡) − 𝑓(𝑝) ≤ 0 since 𝑓(𝑥) ≤ 𝑓(𝑝) for all 𝑥𝜖[𝑎, 𝑏] with |𝑥 − 𝑝| < 𝛿 and

𝑡−𝑝 <0 since 𝑡 < 𝑝;


So we have:

𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝) 𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝)
≥ 0; for 𝑡 < 𝑝. Thus we can say: lim− ≥ 0.
𝑡−𝑝 𝑡→𝑝 𝑡−𝑝



Now suppose we take a point , 𝑝 < 𝑡 < 𝑝 + 𝛿 .

So we have:

𝑓(𝑡) − 𝑓(𝑝) ≤ 0 since 𝑓(𝑥) ≤ 𝑓(𝑝) for all 𝑥𝜖𝑋 with |𝑥 − 𝑝| < 𝛿

𝑡−𝑝 >0 since 𝑝 < 𝑡;


So we have:

𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝) 𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝)
≤ 0; for 𝑡 > 𝑝. That gives us: lim+ ≤ 0.
𝑡−𝑝 𝑡→𝑝 𝑡−𝑝



Since 𝑓 ′ (𝑝) exists we must have:

𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝) 𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝)
0 ≤ lim− = lim+ ≤0
𝑡→𝑝 𝑡−𝑝 𝑡→𝑝 𝑡−𝑝

, 3


𝑓(𝑡 )−𝑓(𝑝)
Thus 𝑓 ′ (𝑝) = lim = 0.
𝑡→𝑝 𝑡−𝑝

A similar argument works when 𝑝 is a local minimum.



The next theorem will be used later to prove L’Hopital’s rule.



Theorem (Generalized Mean Value Theorem): If 𝑓, 𝑔: [𝑎, 𝑏] → ℝ, are
continuous on [𝑎, 𝑏] and differentiable on (𝑎, 𝑏), then there exists a point
𝑐𝜖(𝑎, 𝑏) at which:
[𝑓(𝑏) − 𝑓(𝑎)]𝑔′ (𝑐) = [𝑔(𝑏) − 𝑔(𝑎)]𝑓 ′ (𝑐).
Note: we could also write this result as:

𝑓(𝑏 )−𝑓(𝑎) 𝑓′ (𝑐)
= 𝑔′ (𝑐) ; This in turn could be written as:
𝑔(𝑏 )−𝑔(𝑎)

𝑓(𝑏)−𝑓(𝑎)
𝑏−𝑎 𝑓′ (𝑐)
𝑔(𝑏)−𝑔(𝑎) = i.e.
𝑔′ (𝑐)
𝑏−𝑎

𝑡ℎ𝑒 𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 𝑜𝑓 𝑓 𝑜𝑣𝑒𝑟 [𝑎,𝑏] 𝐼𝑛𝑠𝑡. 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 𝑜𝑓 𝑓 𝑎𝑡 𝑐
= 𝐼𝑛𝑠𝑡. .
𝑡ℎ𝑒 𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 𝑜𝑓 𝑔 𝑜𝑣𝑒𝑟 [𝑎,𝑏] 𝑟𝑎𝑡𝑒 𝑜𝑓 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑔𝑒 𝑜𝑓 𝑔 𝑎𝑡 𝑐



Proof: Let ℎ(𝑥) be defined by:

ℎ(𝑥 ) = [𝑓(𝑏) − 𝑓 (𝑎)]𝑔(𝑥 ) − [𝑔(𝑏) − 𝑔(𝑎)]𝑓(𝑥 ); 𝑎 ≤ 𝑥 ≤ 𝑏.
ℎ(𝑥) is continuous on [𝑎, 𝑏] and differentiable on (𝑎, 𝑏) because 𝑓(𝑥) and 𝑔(𝑥)
are.

Escuela, estudio y materia

Institución
Math
Grado
Math

Información del documento

Subido en
1 de enero de 2025
Número de páginas
18
Escrito en
2024/2025
Tipo
NOTAS DE LECTURA
Profesor(es)
Auroux, denis
Contiene
Todas las clases

Temas

$11.89
Accede al documento completo:

¿Documento equivocado? Cámbialo gratis Dentro de los 14 días posteriores a la compra y antes de descargarlo, puedes elegir otro documento. Puedes gastar el importe de nuevo.
Escrito por estudiantes que aprobaron
Inmediatamente disponible después del pago
Leer en línea o como PDF

Conoce al vendedor
Seller avatar
sudoexpert119

Documento también disponible en un lote

Conoce al vendedor

Seller avatar
sudoexpert119 Harvard University
Seguir Necesitas iniciar sesión para seguir a otros usuarios o asignaturas
Vendido
-
Miembro desde
1 año
Número de seguidores
0
Documentos
411
Última venta
-
A+ Smart Scholars Studio

Ace your exams with trusted, expertly crafted resources built for top-tier results.

0.0

0 reseñas

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Por qué los estudiantes eligen Stuvia

Creado por compañeros estudiantes, verificado por reseñas

Calidad en la que puedes confiar: escrito por estudiantes que aprobaron y evaluado por otros que han usado estos resúmenes.

¿No estás satisfecho? Elige otro documento

¡No te preocupes! Puedes elegir directamente otro documento que se ajuste mejor a lo que buscas.

Paga como quieras, empieza a estudiar al instante

Sin suscripción, sin compromisos. Paga como estés acostumbrado con tarjeta de crédito y descarga tu documento PDF inmediatamente.

Student with book image

“Comprado, descargado y aprobado. Así de fácil puede ser.”

Alisha Student

Preguntas frecuentes