Kurs: M0065M Förkunskaper: Derivata, Kontinuitet


Medelvärdessatsen kopplar ihop en funktions totala förändring över ett intervall med derivatan i en enda punkt. Den är verktyget bakom nästan alla satser om vad derivatans tecken säger om funktionen: växande, avtagande, konstant.

Idén

Kör vi km på en timme har vi en medelhastighet på km/h. Då måste hastighetsmätaren någon gång under resan ha visat exakt km/h: vi kan inte ha legat under hela tiden, och inte över hela tiden. Medelvärdessatsen säger samma sak om en deriverbar funktion.


1. Rolles sats

Specialfallet där funktionen har samma värde i båda ändpunkterna kommer först.

Rolles sats

Om är kontinuerlig på , deriverbar på och , så finns (minst) ett med .


2. Medelvärdessatsen

Sats

Om är kontinuerlig på och deriverbar på , så finns ett med

Geometriskt: någonstans är tangenten parallell med kordan mellan och .

För på har sekanten lutningen , och tangenten i är parallell med den.

Villkoren behövs, och satsen är ren existens

Är diskontinuerlig i en ändpunkt eller i en inre punkt, eller saknar derivata i en inre punkt (en spets), kan slutsatsen falla. Satsen säger att finns, men inte hur vi hittar det.


3. Följdsatser

  • Om på ett intervall är konstant där.
  • Om på ett intervall är strängt växande där.

På samma sätt ger strängt avtagande, och respektive ger växande (icke-avtagande) respektive avtagande (icke-växande). Det räcker att derivatan har rätt tecken i intervallets inre, om är kontinuerlig fram till ändpunkterna.

Isolerade nollställen gör inget

är strängt växande på hela trots att . En derivata som är positiv utom i enstaka punkter ger fortfarande strängt växande.


4. Olikheter med derivata

Följdsatserna ger en standardmetod för att visa en olikhet :

Metod

  1. Bilda .
  2. Visa att i intervallets startpunkt.
  3. Visa att på intervallet, så att är strängt växande.
  4. Då är , dvs .

Vanliga fel

  • Glömma villkoren. på har men ingen punkt med , eftersom saknar derivata i .
  • Tro att är mittpunkten. Satsen ger bara att finns i . För på är , inte .
  • Vända implikationen. Strängt växande ger inte överallt; har .
  • Glömma startvärdet. räcker inte för ; vi måste också veta att (eller ).

5. Lösta övningar


Läsning

  • 2.8 The Mean-Value Theorem

Se även