Autor Tema: Acotar raíces utilizando el teorema del valor intermedio

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

16 Marzo, 2022, 01:33 am
Leído 1335 veces

Joseph alejandro

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 12
  • País: co
  • Karma: +0/-0
Me pueden ayudar con este ejercicio
Se dice que un número real \( X_1 \) es una raíz real de la ecuación \( (x) = O \) si \( f(x) = O. \)
Decimos que una raíz real de una ecuación ha sido separada si se ha encontrado un intervalo [a, b] que contiene esta raíz y ninguna otra. Con ayuda del teorema de Bolzano,
separar las raíces reales  de la siguiente ecuaciones (cada una tiene cuatro
raíces reales)

1: \( 2x^4 - 14x^2 + 14x - 1 = O. \)

16 Marzo, 2022, 02:12 am
Respuesta #1

ingmarov

  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,428
  • País: hn
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Hola    Tabla corregida

Hay varias formas, una es trazar la gráfica de la función y localizar visualmente las raíces, la otra puede preceder a la primera hacer una tabla como la siguiente:


x   f(x)
-4.0   231.0
-3.75   145.1328125
-3.5   78.625
-3.25   28.7578125
-3.0   -7.0
-2.75   -30.9921875
-2.5   -45.375
-2.25   -52.1171875
-2.0   -53.0
-1.75   -49.6171875
-1.5   -43.375
-1.25   -35.4921875
-1.0   -27.0
-0.75   -18.7421875
-0.5   -11.375
-0.25   -5.3671875
0.0   -1.0
0.25   1.6328125
0.5   2.625
0.75   2.2578125
1.0   1.0
1.25   -0.4921875
1.5   -1.375
1.75   -0.6171875
2.0   3.0
2.25   10.8828125
2.5   24.625
2.75   46.0078125
3.0   77.0
3.25   119.7578125
3.5   176.625
3.75   250.1328125
4.0   343.0
4.25   458.1328125
4.5   598.625
4.75   767.7578125
5.0   969.0
5.25   1206.0078125
5.5   1482.625
5.75   1802.8828125
6.0   2171.0
6.25   2591.3828125
6.5   3068.625
6.75   3607.5078125
7.0   4213.0
7.25   4890.2578125
7.5   5644.625
7.75   6481.6328125
8.0   7407.0
8.25   8426.6328125

Luego con los cambios de signo en f(x) puedes localizar la raíces.


Saludos
No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...

16 Marzo, 2022, 02:29 am
Respuesta #2

Masacroso

  • “Lo que oigo, lo olvido; lo que veo, lo recuerdo; lo que hago, lo aprendo” (antiguo proverbio chino)
  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,481
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Me pueden ayudar con este ejercicio
Se dice que un número real \( X_1 \) es una raíz real de la ecuación \( (x) = O \) si \( f(x) = O. \)
Decimos que una raíz real de una ecuación ha sido separada si se ha encontrado un intervalo [a, b] que contiene esta raíz y ninguna otra. Con ayuda del teorema de Bolzano,
separar las raíces reales  de la siguiente ecuaciones (cada una tiene cuatro
raíces reales)

1: \( 2x^4 - 14x^2 + 14x - 1 = O. \)

Las raíces de una función diferenciable que no es constante están separadas por máximos y mínimos locales, es decir, los extremos locales del polinomio \( p(x)=2x^4-14x^2+14x-1 \) te separan tales raíces. A su vez los extremos locales forman parte del conjunto de punto que anulan la derivada de la función, es decir, que los extremos locales de \( p \) se encuentran entre los puntos tales que \( p'(x)=0 \).

A su vez las raíces de \( p'' \), fáciles de hallar al ser un polinomio de segundo grado, te pueden dar una idea de dónde están las raíces de \( p' \), las cuales a su vez te dan una idea de las raíces de \( p \). Luego puedes verificar numéricamente si los intervalos elegidos realmente contienen alguna raíz o no, es decir, si tienen signo diferente a los extremos de los mismos.

16 Marzo, 2022, 05:19 am
Respuesta #3

Joseph alejandro

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 12
  • País: co
  • Karma: +0/-0
Me pueden ayudar con este ejercicio
Se dice que un número real \( X_1 \) es una raíz real de la ecuación \( (x) = O \) si \( f(x) = O. \)
Decimos que una raíz real de una ecuación ha sido separada si se ha encontrado un intervalo [a, b] que contiene esta raíz y ninguna otra. Con ayuda del teorema de Bolzano,
separar las raíces reales  de la siguiente ecuaciones (cada una tiene cuatro
raíces reales)

1: \( 2x^4 - 14x^2 + 14x - 1 = O. \)

Las raíces de una función diferenciable que no es constante están separadas por máximos y mínimos locales, es decir, los extremos locales del polinomio \( p(x)=2x^4-14x^2+14x-1 \) te separan tales raíces. A su vez los extremos locales forman parte del conjunto de punto que anulan la derivada de la función, es decir, que los extremos locales de \( p \) se encuentran entre los puntos tales que \( p'(x)=0 \).

A su vez las raíces de \( p'' \), fáciles de hallar al ser un polinomio de segundo grado, te pueden dar una idea de dónde están las raíces de \( p' \), las cuales a su vez te dan una idea de las raíces de \( p \). Luego puedes verificar numéricamente si los intervalos elegidos realmente contienen alguna raíz o no, es decir, si tienen signo diferente a los extremos de los mismos.

Mmm no entiendo muy bien, puedes ayudarme a resolverlo como tal el ejercicio?

16 Marzo, 2022, 01:02 pm
Respuesta #4

Masacroso

  • “Lo que oigo, lo olvido; lo que veo, lo recuerdo; lo que hago, lo aprendo” (antiguo proverbio chino)
  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,481
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Mmm no entiendo muy bien, puedes ayudarme a resolverlo como tal el ejercicio?

Mi idea era la siguiente: tienes que \( p''(x)=24x^2-28 \), entonces \( p''(x)=0\Leftrightarrow x=\pm \sqrt{7/6} \), por tanto \( p' \) tiene extremos locales en esos lugares, lo cual nos indica que una de las raíces de \( p' \) se encuentra en el intervalo \( (-\sqrt{7/6}, \sqrt{7/6}) \), y las otras raíces se encuentran en \( (-\infty, -\sqrt{7/6})  \) y \( (\sqrt{7/6},\infty ) \).

Para comprobarlo, con una calculadora (o a mano si hay ganas) vemos que \( p'(\sqrt{7/6})\approx -6,16 \) y \( p'(-\sqrt{7/6})\approx 34,16 \). Además \( \lim_{x\to+\infty}p'(x)=+\infty  \) y \( \lim_{x\to-\infty}p'(x)=-\infty  \), por tanto nuestras suposiciones eran correctas. Ya sabemos en qué regiones se encuentran las raíces de \( p' \), que se corresponden a extremos locales de \( p \), es decir que \( p \) tiene un máximo local en \( (-\sqrt{7/6}, \sqrt{7/6}) \) y un mínimo local en cada una de las regiones adyacentes.

Como es más sencillo hallar los extremos locales de \( p \) que sus raíces entonces, con los datos que tenemos, podemos empezar a darle valores a \( p' \) para acotar así la posición de sus raíces y así delimitar las regiones en las que \( p \) tiene raíces, ya que \( p \) tiene al menos una raíz entre cada dos extremos locales si los valores que toma \( p \) en esos extremos tienen diferente signo. Ahora se trataría de darle valores a \( p' \) para ello, por ejemplo como \( p'(1/2)=1,\,p'(1)=-6,\, p'(2)=22 \) entonces ya hemos acotado bastante la posición del máximo local de \( p \) y de uno de los mínimos locales, sabemos que el máximo local se halla en \( (1/2,1) \) y uno de los mínimos locales se halla en \( (1,2) \), de hecho como \( p'(3/2)=-1 \) entonces el mínimo local se halla en \( (3/2,2) \). Etcétera.

Con unas buenas cotas de los extremos locales entonces ya podemos probar a intentar hallar regiones que delimiten las raíces de \( p \). La verdad es que el método es tan o más laborioso que el propuesto por ingmarov, y el de ingmarov es más directo así que parece más conveniente utilizar este último.

Otra cosa que se puede hacer es calcular directamente las raíces de \( p' \) con una calculadora, si sabes la fórmula para las raíces de un polinomio de grado tres. Ésta sería la forma de resolución del ejercicio más rápida y directa, ya que las raíces de \( p' \) nos determinan las regiones donde \( p \) podría tener raíces.

17 Marzo, 2022, 11:15 pm
Respuesta #5

ingmarov

  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,428
  • País: hn
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Hola Joseph

Mira qué fácil es haciendo una tabla como esta

x   f(x)
-4.0   231.0
-3.75   145.1328125
-3.5   78.625
-3.25   28.7578125
-3.0   -7.0
-2.75   -30.9921875
-2.5   -45.375
-2.25   -52.1171875
-2.0   -53.0
-1.75   -49.6171875
-1.5   -43.375
-1.25   -35.4921875
-1.0   -27.0
-0.75   -18.7421875
-0.5   -11.375
-0.25   -5.3671875
0.0   -1.0
0.25   1.6328125
0.5   2.625
0.75   2.2578125
1.0   1.0
1.25   -0.4921875
1.5   -1.375
1.75   -0.6171875
2.0   3.0
2.25   10.8828125
2.5   24.625
2.75   46.0078125
3.0   77.0
3.25   119.7578125
3.5   176.625
3.75   250.1328125
4.0   343.0
4.25   458.1328125
4.5   598.625
4.75   767.7578125
5.0   969.0

He marcado los cambios de signo de la función.

El trabajos que te han asignado cosiste en separar las raíces, vamos a tomar los valores de x donde f(x) cambia de signo.

\[ -3.25<{\bf r_1}<-3 \]
\[ 0<{\bf r_2}<0.25 \]
\[ 1<{\bf r_3}<1.25 \]
\[ 1.75<{\bf r_4}<2 \]



Saludos
No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...

18 Marzo, 2022, 03:15 am
Respuesta #6

ingmarov

  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,428
  • País: hn
  • Karma: +0/-0
  • Sexo: Masculino
Otra forma de escribir este resultado

...
\[ -3.25<{\bf r_1}<-3 \]
\[ 0<{\bf r_2}<0.25 \]
\[ 1<{\bf r_3}<1.25 \]
\[ 1.75<{\bf r_4}<2 \]

\[ {\bf r_1\;\in}\;[-3.25,-3] \]
\[ {\bf r_2\;\in}\;[0,0.25] \]
\[ {\bf r_3\;\in}\;[11.25] \]
\[ {\bf r_4\;\in}\;[1.75,2] \]

Recuerda que el problema no pide encontrar cada raíz, solo separarlas.

Saludos

No te confíes, revisa lo que escribo. Yo también me equivoco.
Odio el autocorrector de Android...