Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
באנליזה מתמטית, פונקציה ממשית היא פונקציה עולה בקטע נתון, אם לכל בקטע מתקיים . בדומה, פונקציה יורדת היא כזו המקיימת לכל . אחת השאלות הבסיסיות בחקירה של פונקציה ממשית היא איתור התחומים שבהם היא עולה או יורדת.
פונקציות כאלה שכיחות בכל תחומי המדע: הקצב של תגובה כימית הוא פונקציה עולה של החום; תאוצת הנפילה של גוף היא פונקציה יורדת של המרחק מן הגוף אליו הוא נופל; ההיצע הוא פונקציה עולה של המחיר; כמות הנפט בכדור הארץ היא פונקציה יורדת של הזמן (מאז ראשית ההיסטוריה); ועוד.
פונקציות עולות ופונקציות יורדות הן סוגים מיוחדים של פונקציות מונוטוניות, ביחס לסדר הטבעי בישר הממשי.
למונח "פונקציה עולה" יש, בהקשרים שונים, שני פירושים קרובים. אם לכל , אז הפונקציה עולה במובן החזק; אם מתקיים היחס החלש יותר לכל , אז הפונקציה עולה במובן החלש. באופן דומה מגדירים ירידה במובן החזק ובמובן החלש. פונקציה קבועה היא הפונקציה היחידה העולה ויורדת, במובן החלש, באותו קטע.
עליה וירידה אינם מושגים נקודתיים, משום שאת הערך בנקודה יחידה אין למה להשוות. עם זאת, אומרים שהפונקציה עולה בנקודה x אם קיים קטע פתוח המכיל את x, שבו הפונקציה עולה; וכן לפונקציה יורדת.
כל הדוגמאות הבאות הן של פונקציות ממשיות:
דוגמה שאינה פונקציה ממשית:
אוסף נקודות אי הרציפות של פונקציה מונוטונית הן כולן "נקודות מסוג ראשון". קבוצות נקודות אי-הרציפות היא בת מנייה, הגם שאינה חייבת להיות סופית, ואף יכולה להיות צפופה אפילו כאשר הפונקציה חסומה, כפי שמראה הדוגמה הבאה:
מתכונות אלה של נקודות אי-הרציפות נובע שכל פונקציה מונוטונית המוגדרת בקטע סגור, היא אינטגרבילית לפי לבג.
לפונקציה מונוטונית במובן החזק, ורציפה, יש פונקציה הפכית שגם היא מונוטונית ורציפה.
את המונוטוניות אפשר לאבחן באמצעות הנגזרת, במקומות שבהם הפונקציה גזירה: אם פונקציה גזירה מונוטונית עולה בקטע מסוים נגזרתה אי-שלילית. אם היא מונוטונית יורדת, נגזרתה אינה חיובית. במסגרת מחקריו בתורת המידה, הוכיח אנרי לבג שפונקציה מונוטונית היא גזירה כמעט בכל מקום.
לפונקציה עולה מקטע סגור לעצמו יש (בדומה לפונקציה רציפה) נקודת שבת. המשפט אינו נכון עבור פונקציה יורדת.
אם פונקציה f עולה במובן החלש בנקודה x, והיא גזירה שם, אז הנגזרת שלה מקיימת . מאידך, אם הפונקציה גזירה ו- , אז היא עולה, במובן החזק, בנקודה x:
מבחינת ההתנהגות הנקודתית, העובדה ש- אינה מספיקה אפילו לעליה במובן החלש, כמו שמראה למשל הפונקציה בנקודה x=0. באופן דומה, אף אם הפונקציה עולה במובן החזק, זה אינו מבטיח שהנגזרת תהיה חיובית ממש, כפי שמדגימה הפונקציה .
כאשר מדובר בקטע פתוח, אם הפונקציה גזירה בכל הקטע והנגזרת שלה אי-שלילית, אז היא עולה שם במובן החלש. כך מתקבלים הקשרים
במסגרת מחקריו בתורת המידה, הוכיח אנרי לבג שפונקציה מונוטונית היא גזירה כמעט בכל מקום.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.