Лагранжова теорема

Извор: testwiki
Пређи на навигацију Пређи на претрагу

Шаблон:Друго значење

Датотека:Lagranzova teorema.png
Геометријска интерпретација Лагранжове теореме

Лагранжова теорема (Шаблон:Јез-енгл) је једна од основних теорема диференцијалног рачуна и уопште математичке анализе.[1][2] Често се још назива и теорема о средњој вредности диференцијалног рачуна.

Формулација

Ако је функција f:

онда постоји тачка c из интервала (a,b), таква да је:[3]

f(b)−f(a)b−a=f′(c)

Доказ 1[4]

Посматрајмо функцију

h(x)=f(x)+λx.

И она је непрекидна на [a,b] и диференцијабилна на (a,b). Одредимо λ за које функција h(x) задовољава услове Ролове теореме.

Дакле, да би било h(a)=h(b), мора бити:

λ=−f(b)−f(a)b−a.

Тада, по условима Ролове теореме, постоји тачка c из интервала (a,b), таква да је:

0=h′(c)=f′(c)+λ, те је
f′(c)=f(b)−f(a)b−a.

Доказ 2

Посматрајмо функцију

h(x)=f(x)−f(a)−(f(b)−f(a)b−a)(x−a)

Како је функција f непрекидна и диференцијабилна на интервалу [a,b], односно (a,b), и функција h је непрекидна и диференцијабилна на истим интервалима. Шта више, h(a)=h(b)=0, што значи да на функцију h можемо применити Ролову теорему.

Први извод функције h је:

h′(x)=f′(x)−f(b)−f(a)b−a

Према Роловој теореми сада следи да постоји тачка c, таква да је f′(c)=0, тј.

0=h′(c)=f′(c)−f(b)−f(a)b−a,

односно:

f′(c)=f(b)−f(a)b−a,

што је и требало да се покаже.

Геометријска интерпретација

Геометријска интерпретација: За било коју функцију непрекидну на [a, b] и диференцијабилну на (a, b), постоји тачка c из интервала (a, b) у којој је тангента (tangent) паралелна са сечицом (secant) која повезује крајеве интервала [a, b].

Геометријски значај ове теореме се састоји у томе да под датим условима постоји тангента криве y=f(x) у некој тачки c, која припада затвореном интервалу (a,b), паралелна са сечицом која пролази кроз тачке A=(a,f(a)) и B=(b,f(b)).

Механичка интерпретација

Ако се тачка креће по закону x=x(t), где је x(t) непрекидна на [a,b] и диференцијабилна на (a,b), онда постоји тренутак t0 у ком је тренутна брзина x′(t0) једнака средњој брзини на интервалу [a,b], која износи f(b)−f(a)b−a, управо јер постоји то t0 када је: f′(t0)=f(b)−f(a)b−a.

Последице и напомене

  • Као ни Ролова теорема, ни Лагранжова теорема нам не даје информацију о конструкцији тачке c, као ни о броју таквих тачака.
  • Такође, последица Лагранжове теореме је и следеће: Ако је за свако x из затвореног интервала [a,b], f′(x)=0, онда је функција f константна на затвореном интервалу [a,b].
  • Лагранжова теорема се може посматрати као уопштење Ролове теореме. Наиме, за f(a)=f(b), добијамо функцију која испуњава све услове Ролове теореме.
  • Два важна уопштења Лагранжове формуле, тј. теореме, су Кошијева теорема и Тејлорова теорема.

Види још

Референце

Шаблон:Референце

Шаблон:Жозеф Луј Лагранж Шаблон:Подножје

  1. ↑ Математичка анализа, (Проф. Др Светозар Курепа), први дио - диференцирање и интегрирање, Техничка књига, Загреб, 1975.
  2. ↑ Виша математика I (академик Радивоје Кашанин), четврто издање, Завод за издавање уџбеника СРБиХ, Сарајево, 1969.
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ "Математичка анализа 1", (Проф. Др Душан Аднађевић, Проф. Др Зоран Каделбург), Студентски трг, Београд, 1995.