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Questo riassunto raccoglie in modo sintetico, chiaro e ben organizzato tutti i principali teoremi di Analisi 1, con definizioni precise, condizioni e conclusioni. È pensato per il ripasso teorico immediato, perfetto per affrontare l’esame orale o per fissare i concetti chiave durante lo studio. Include i seguenti teoremi: – Teorema di unicità del limite – Teorema del confronto – Teorema di permanenza del segno – Teorema di Weierstrass – Teorema degli zeri – Teorema dei valori intermedi – Teorema di Fermat – Teorema di Rolle – Teorema di Lagrange – Condizioni di monotonia – Concavità e flessi – Teorema dell’esistenza dell’integrale – Teorema della media integrale – Proprietà e confronto tra integrali – Integrali impropri e criteri di convergenza Include anche definizioni essenziali: sup, inf, limiti, continuità, derivabilità.
Tipologia: Schemi e mappe concettuali
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Teoremi di analisi 1: Sia A R sia K R K e maggioranza di A se C A x < k K è minorante di A se C A x > K K é massimo di A se K C A e K è maggiorante di A(il minore dei maggioranti = massimo) K è minimo di A se K C A e K é minorante di A (il maggiore dei minorati = minimo) K è estremo superiore di A sé è minimo tra i maggioranti di A Max e Min/SUP e INF Definizione di funzione: una relazione f tra l’insiemi X e Y è detta funzione di X in Y se per ogni x C X esiste uno e un solo y C Y tale che (X, Y) C f. L’insieme X è detto dominio di f l’insieme Y è detto codominio di f Iniettiva: se ad ogni coppia di elementi X1 e X2 (diversi tra loro) risulta sempre f(X1) diverso da f(X2) Suriettiva: se ogni y C Y ha almeno un x C X tale che f(X) = Y f è crescente in X se per ogni x1, x2 C X risulta f(x1) < f(x2) f è decrescente in X se per ogni x1,x2 C X risulta f(x1) > f(x2) osservazione: una funzione strettamente monotona é sicuramente iniettiva Definizione di funzione continua: una funzione f: X → R si dice continua in x0 se per ogni intorno V di f(x0) esiste un intorno U di x0 tale che, se x C U X allora f(x) C V lim f(x) = f(x0) x → x Teorema di unicità del limite: una funzione f: X → R non può tendere a due limiti distinti per x → x Teorema di permanenza del segno: se il limite della funzione per x tende a x0 C R è un numero positivo (rispettivamente, un numero negativo), allora esiste un intorno di x0, privato del punto x0, in cui la funzione f assume valori positivi (rispettivamente negativi). (Segno L = segno f) Corollario: le funzioni polinomiali sono continue su R. Le funzioni razionali sono continue in ogni punto dove non si annulla il denominatore.
Teorema del confronto (dei due carabinieri): siano f,g,h tre funzioni tali che in un intorno di x0 C R, escluso al più x0 , sia f(X) < g(X) < h(X); se è lim f(X) = lim h(X) = L C R allora anche lim g(X) = L Teorema: siano f, g funzioni tali che in un intorno di x0 C R escluso al più x0, sia f(X) < g(X); se lim f(X) = + infinito, allora anche lim g(X) = + infinito; se invece lim g(X) = - infinito allora anche lim f(X) = - infinito teorema (limite di successione monotona): se (an) è una successione crescente, allora lim an = sup { an }, se ( an) è una successione decrescente allora lim an = inf { an }. Teorema di Weierstrass: sia f una funzione definita continua su intervallo limitato e chiuso [a,b] (a<b). Allora f ha almeno un punto di massimo ed almeno un punto di minimo. Teorema di esistenza degli zeri: sia f: [a,b] → R una funzione continua, con f(a) f(b) < 0. Allora esiste c C (a,b) tale che f(c)= Teorema dei valori intermedi: sia f una funzione continua definita su un intervallo I. Se f assume valori y1 e y2 , con y1<y2 allora assume anche ogni valore nell’intervallo (y1,y2). (Una funzione continua non può “saltare” valori, quindi attraverso ogni valore intermedio tra i due estremi). Corollario (immagine continua di un intervallo): sia f una funzione continua definita su un intervallo I. l’immagine f(I) è un intervallo. Teorema (continuità delle funzioni derivabili): ogni funzione f derivabili in x0 é continua in x0. (Non è detto che ogni funzione continua sia derivabilie). La derivabilitá implica la continuità variante: se f è una funzione continua con il limite per X che tende a +/- infinito di f(x) = + infinito allora f ammette minimo
Teorema (formula di Taylor, con il resto di Peano): sia x0 C R e f una funzione derivabile n - 1 volte in un intorno di x0 ed esista la derivata n-esima in x0 (n > 1). Sia Pn(x) il suo polinomio di Taylor centrato in x0 di ordine n. Allora: f(x) = Pn(x) + o((x - x0) ) per x → x Dimostrazione a pagina 141 (solo per n=2)
Teorema: sia f definita e derivabile n - 1 volte in un intorno di un punto x0 e abbia derivata n-esima in x0 con n > 2. Supponiamo inoltre che tutte le derivate fino all’ordine n-1 si annullino cioè sono tutte zero in x0. Solo la derivata n-esima non è zero. Il comportamento della funzione f(x) in x0 dipende da due cose: -La parità di n (cioè se n è pari o dispari) -Il segno di f (x0) cioè se è positivo o negativo Se n è dispari: f(x) ha un punto di flesso in x Se f (x0) > 0: il flesso è ascendente (la funzione sale). Se f (x0) < 0: il flesso discendente (la funzione scende). Se n è pari: La funzione non ha un flesso Se f (x0)>0 è convessa Se f (x0)<0 è concava se n è pari e f (x0) > 0 f ha un punto di minimo relativo forte in x Se n è dispari e f (x0) < 0 f ha un punto di massimo relativo forte in x In particolare per n= Se f (x0) = 0 e f (x0) > 0 allora x0 è un punto di minimo relativo stretto per f Se f (x0) = 0 e f (x0) < 0 allora x0 un punto di massimo relativo stretto per f
Teorema (criterio del confronto asintotico): sia f una funzione continua su un intervallo [a,+ infinito), avente ordine di infinitesimo alfa rispetto all’infinitesimo campione 1/x per x → + infinito. Allora l’integrale. Definizione: integrale improprio (funzione illimitata su un intervallo finito) Un integrale improprio si ha quando una funzione è illimitata, quindi tende a +/-infinito in un punto b di un intervallo finito [a,b) o (a,b]. Per calcolare questo integrale si definisce: Si calcola l’integrale tra a e un punto C vicino a b poi si studia il limite quando c → b (Cioè C si avvicina a b da sinistra). Risultati possibili: L’integrale converge: se il limite esiste ed è un numero finito. L’integrale diverge se il limite non esiste o tende a +/-infinito. Teorema (criterio di confronto con una funzione campione per x → b ) Sia f(X) una funzione continua su [a,b), con a < b e supponiamo che f(X) vicino a b si comporti come la funzione campione: Integrale: Converge se alfa < 1 Diverge (positivamente o negativamente) se Alfa > 1 (L’intervallo è finito)