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Cálculo 1 variable / Re: Un problemilla interesante.
« en: 06 Enero, 2022, 08:51 pm »
Ah, sí, cierto, perdona. Mucho más fácil y directa tu solución. Pongo la mía:
Puesto que \( g(0)=0 \) entonces \( g(t) = \displaystyle \int_0^t g'(s) ds \). Si \( s=tx \) para \( t\neq 0 \) entonces podemos reescribir la integral como \( g(t) = \displaystyle \int_0^1 g'(tx)t dx = t\int_0^1 g'(tx) dx \). Por tanto, \( h(t) = g(t)/t =\displaystyle \int_0^1 g'(tx) dx \). Puesto que \( h \) es continua, observamos que en el límite \( t \to 0 \) tanto el extremo izquierdo de la anterior igualdad como el derecho tienden a \( g'(0) \) luego \( h(t) =\displaystyle \int_0^1 g'(tx) dx \) para todo \( t \). Puesto que el integrando es \( C^{\infty} \) entonces \( h(t) \) es \( C^{\infty} \) y así,
en particular: \( \displaystyle h^{(k)}(0)=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(0) dx=\frac{g^{(k+1)}(0)}{k+1} \)
Spoiler
Puesto que \( g(0)=0 \) entonces \( g(t) = \displaystyle \int_0^t g'(s) ds \). Si \( s=tx \) para \( t\neq 0 \) entonces podemos reescribir la integral como \( g(t) = \displaystyle \int_0^1 g'(tx)t dx = t\int_0^1 g'(tx) dx \). Por tanto, \( h(t) = g(t)/t =\displaystyle \int_0^1 g'(tx) dx \). Puesto que \( h \) es continua, observamos que en el límite \( t \to 0 \) tanto el extremo izquierdo de la anterior igualdad como el derecho tienden a \( g'(0) \) luego \( h(t) =\displaystyle \int_0^1 g'(tx) dx \) para todo \( t \). Puesto que el integrando es \( C^{\infty} \) entonces \( h(t) \) es \( C^{\infty} \) y así,
\begin{aligned}
h^{\prime}(t) &=\int_{0}^{1} x g^{\prime \prime}(t x) dx \\
h^{\prime \prime}(t) &=\int_{0}^{1} x^{2} g^{\prime \prime \prime}(t x) dx \\ \vdots \\
h^{(k)}(t) &=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(t x) dx .
\end{aligned}
h^{\prime}(t) &=\int_{0}^{1} x g^{\prime \prime}(t x) dx \\
h^{\prime \prime}(t) &=\int_{0}^{1} x^{2} g^{\prime \prime \prime}(t x) dx \\ \vdots \\
h^{(k)}(t) &=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(t x) dx .
\end{aligned}
en particular: \( \displaystyle h^{(k)}(0)=\int_{0}^{1} x^{k} g^{(k+1)}(0) dx=\frac{g^{(k+1)}(0)}{k+1} \)
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