Teorema Rolle: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
Dedhert.Jr (bicara | kontrib)
→‎Contoh: pbtj, ce
Dedhert.Jr (bicara | kontrib)
→‎Pembuktian: pindahkan ke dan menjadi bagian dari perumuman
Baris 11:
 
== Perumuman ==
Contoh berikut mengilustrasikan perumuman dari teorema Rolle: Misalkan terdapat fungsi kontinu bilangan riil {{Math|''f''}} di selang tertutup {{Math|[''a'', ''b'']}} dengan {{Math|1=''f''(''a'') = ''f''(''b'')}}. Bila, untuk setiap {{Math|''x''}} di selang terbuka {{Math|(''a'', ''b'')}}, dengan limit kanan<math display="block">f'(x+):=\lim_{h \to 0^+}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}</math>dan limit kiri<math display="block">f'(x-):=\lim_{h \to 0^-}\frac{f(x+h)-f(x)}{h}</math>ada di suatu garis bilangan riil yang diperluas <math>[-\infty,\infty]</math>, maka ada suatu bilangan {{Math|''c''}} pada selang terbuka {{Math|(''a'', ''b'')}} sehingga salah satu dari dua limit <math>f'(c+)</math> dan <math>f'(c-)</math>lebih besar dari sama dengan 0 dan yang lainnya lebih kecil dari sama dengan 0 (di garis bilangan riil yang diperluas). Bila limit kiri dan kanan sama untuk setiap ''{{Math|''x''}}'', maka limit ini sama pada khususnya untuk ''{{Math|''c''}}''. Jadi turunan {{Math|''f''}} ada pada {{Math|''c''}} dan sama dengan nol.
 
 
Bila ''{{Math|''f''}}'' adalah fungsi cekung atau cembung, maka turunan kiri atau kanan ada di setiap titik dalam, sehingga kedua limit di atas ada dan merupakan bilangan riil. Versi teorema Rolle yang diperumum ini cukup untuk membuktikan kecekungan fungsi bila salah satu turunan sepihak [[Fungsi menaik|menaik secara monoton]]:<ref>
{{cite book
|last = Artin
Baris 26 ⟶ 27:
|pages = [https://archive.org/details/gammafunction00arti_501/page/n9 3]–4 }}
</ref><math display="block">f'(x-) \le f'(x+) \le f'(y-)</math>dengan <math>x < y</math>.
 
=== Pembuktian ===
GagasanTujuan dasarnyapembuktian adalahini bahwa bila {{Math|1=''f''(''a'')&nbsp; = ''f''(''b'')}}, maka {{Math|''f''}} mestilahharus mencapai nilai [[Maksimum dan minimum|maksimum atau minimum]] di suatu titik di antara {{Math|''a''}} dan {{Math|''b''.}}, Sebutlahkatakanlah titik initersebut diberi lambang {{Math|''c''}}. Fungsi tersebut juga harus berubah dari naikfungsi menjadimenaik turunhingga menurun (atau sebaliknya) padadi {{Math|''c''}}. KhususnyaSecara khusus, bila turunannya ada, maka nilainya mestilahharus nol padadi {{Math|''c''}}.
 
Berdasarkan asumsi, diketahui bahwa {{Math|''f''}} kontinu di {{Math|[''a'', ''b'']}}, dan menurut [[teorema nilai ekstrem]], {{Math|''f''}} mencapai nilai maksimum maupun minimumnya di {{Math|[''a'', ''b'']}}. Bila keduanya tercapai di titik batas {{Math|[''a'', ''b'']}}, maka {{Math|''f''}} adalah fungsi konstan di {{Math|[''a'', ''b'']}}, dan turunannya akan bernilai nol pada setiap titik di {{Math|(''a'', ''b'')}}. Misalkan bila nilai maksimum diperoleh di [[titik dalam]] {{Math|''c''}} di selang {{Math|(''a'', ''b'')}} (argumen untuk nilai minimumnya mirip, seperti pada <math>-f</math>), maka dapat diperiksa limit kanan dan kiri. Untuk suatu {{Math|''h''}} bilangan real sehingga {{Math|''c'' + ''h''}} ada di {{Math|[''a'', ''b'']}}, nilai {{Math|''f''(''c'' + ''h'')}} lebih kecil atau sama dengan {{Math|''f''(''c'')}}, sebab {{Math|''f''}} mencapai nilai maksimumnya di {{Math|''c''}}. Karena itu, untuk setiap {{Math|''h'' > 0}},<math display="block">\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\le0,</math>dan karena itu,<math display="block">f'(c+):=\lim_{h\searrow0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\le0,</math>dengan limit tersebut ada berdasarkan asumsi, yang bisa saja menuju ke negatif tak terhingga. Hal ini juga berlaku sama untuk sebaliknya, yakni: untuk setiap {{Math|''h'' < 0}}, tanda pertidaksamaan tersebut berbalik arah karena penyebutnya bernilai negatif. Dengan demikian, didapatkan bahwa<math display="block">\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\ge0,</math>dan karena itu<math display="block">f'(c-):=\lim_{h\nearrow0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\ge0,</math>dengan limit tersebut bisa saja menuju ke positif tak terhingga. Setelah mendapatkan bahwa limit kanan dan kiri tersebut sama, terutama bila {{Math|''f''}} terdiferensialkan, maka turunan dari {{Math|''f''}} di {{Math|''c''}} haruslah nol.
 
== Contoh ==
Baris 39 ⟶ 45:
 
{{clear}}
== Pembuktian ==
Di sini akan dibuktikan teorema yang sudah digeneralisasi.
 
Gagasan dasarnya adalah bahwa bila ''f''(''a'')&nbsp;= ''f''(''b''), maka ''f'' mestilah mencapai maksimum atau minimum di suatu titik antara ''a'' dan ''b''. Sebutlah titik ini ''c''. Fungsi tersebut juga harus berubah dari naik menjadi turun (atau sebaliknya) pada ''c''. Khususnya, bila turunannya ada, nilainya mestilah nol pada ''c''.
 
Dari asumsi, diketahui ''f'' kontinu pada [''a'',''b''] dan menurut [[teorema nilai ekstrem]] mencapai baik maksimum maupun minimumnya dalam [''a'',''b'']. Bila keduanya dicapai pada titik batas [''a'',''b''] maka ''f'' adalah fungsi konstan pada [''a'',''b''] dan turunannya adalah nol pada setiap titik pada (''a'',''b'').
 
Misalkan bila maksimum diperoleh pada titik dalam ''c'' pada selang (''a'', ''b'') (argumen untuk nilai minimum mirip, perhatikan −''f&nbsp;''). Kita akan memeriksa limit kanan dan kiri secara terpisah.
 
Untuk ''h'' riil sedemikian sehingga ''c''&nbsp;+&nbsp;''h'' adalah dalam [''a'',''b''], nilai ''f''(''c'' + ''h'') lebih kecil atau sama dengan ''f''(''c'') karena ''f'' mencapai maksimumnya pada ''c''. Karena itu, untuk setiap ''h''&nbsp;>&nbsp;0,
 
:<math>\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\le0,</math>
 
sehingga
 
:<math>f'(c+):=\lim_{h\searrow0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\le0,</math>
 
di mana limit ada menurut asumsi, yang bisa saja bernilai minus tak terhingga
 
Dengan cara yang sama, untuk setiap ''h''&nbsp;<&nbsp;0, tanda pertidaksamaan berbalik karena penyebutnya negatif dan kita mendapatkan
 
:<math>\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\ge0,</math>
 
jadi
 
:<math>f'(c-):=\lim_{h\nearrow0}\frac{f(c+h)-f(c)}{h}\ge0,</math>
 
sehingga limitnya bisa saja plus tak terhingga
 
Akhirnya, ketika limit kanan dan kiri di atas sama, (terutama bila ''f'' terdiferensialkan), maka turunan ''f'' di ''c'' haruslah nol.
 
== Generalisasi ke turunan yang lebih tinggi ==