Påstander om grenseverdi og deriverbarhet
Avgjør om hver enkelt påstand nedenfor er sann eller usann. Forklar tydelig hvordan du har resonnert.
- Påstand: Hvis \(\lim_{x\to\infty} f(x) = \lim_{x\to\infty} g(x)\) og \(\lim_{x\to-\infty} f(x) = \lim_{x\to-\infty} g(x)\), så er \(f(x) = g(x)\).
- Påstand: Funksjonen \(f(x) = |x|\) er deriverbar for alle \(x \in \mathbb{R}\), bortsett fra i \(x = 0\).
- Påstand: For likningen \(a^x = a^y\), der \(a \in \mathbb{R}\), er løsningen alltid \(x = y\).
a) Usann
b) Sann
c) Usann
a
Påstanden er usann.
Vi trenger bare ett moteksempel. La
Da er
og
Begge grenseverdiene er like, men \(f(x) \neq g(x)\) siden \(f(x) = \dfrac{1}{x^2} > 0\) for alle \(x \neq 0\), mens \(g(x) = 0\) overalt.
Konklusjon: \(\underline{\underline{\text{Usann}}}\) — like grenseverdier ved \(\pm\infty\) garanterer ikke at funksjonene er identiske.
b
Påstanden er sann.
Vi undersøker om \(f(x) = |x|\) er deriverbar for alle \(x \neq 0\).
For \(x > 0\): Her er \(|x| = x\), så \(f'(x) = 1\).
For \(x < 0\): Her er \(|x| = -x\), så \(f'(x) = -1\).
På begge grenene er \(f\) deriverbar (konstant derivert). Påstanden sier ingenting om \(x = 0\), bare at \(f\) er deriverbar for alle andre \(x\) — det er korrekt.
(For fullstendighetens skyld: i \(x = 0\) er venstresidig derivert \(-1\) og høyresidig derivert \(1\), og siden disse ikke er like, er \(f\) ikke deriverbar i \(x = 0\).)
Konklusjon: \(\underline{\underline{\text{Sann}}}\) — \(|x|\) er deriverbar for alle \(x \in \mathbb{R}\) bortsett fra i \(x = 0\).
c
Påstanden er usann.
Påstanden sier at \(a^x = a^y\) alltid medfører \(x = y\). Dette er bare sant når \(a > 0\) og \(a \neq 1\).
Moteksempel: La \(a = 1\), \(x = 2\), \(y = 3\).
Da er
så \(a^x = a^y\), men \(x = 2 \neq 3 = y\).
Likningen \(1^x = 1^y\) er sann for alle \(x\) og \(y\), og gir ingen informasjon om forholdet mellom \(x\) og \(y\).
Konklusjon: \(\underline{\underline{\text{Usann}}}\) — for \(a = 1\) (og \(a = 0\), \(a = -1\) med passende \(x, y\)) holder ikke implikasjonen \(a^x = a^y \Rightarrow x = y\).