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Análisis Matemático 66
2024
GUTIERREZ (ÚNICA)
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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA GUTIERREZ (ÚNICA)
2. Considere la función cuadrática $f(x)=x^{2}-2 x$ y el intervalo cerrado, $[-1,3]$. Compruebe que el valor $c \in(-1,3)$ al que hace referencia el Teorema del Valor Medio es calculable en este caso.
Respuesta
Aclaración: Los primeros 4 ejercicios de esta práctica son bastante teóricos y no tienen nada que ver con el enfoque de los parciales. La posta en esta práctica arranca después.
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Hecha esta aclaración, te lo dejo acá resuelto:
El Teorema del Valor Medio nos dice lo siguiente: Si una función \(f\) es continua en el intervalo cerrado \([a, b]\) y derivable en el intervalo abierto \((a, b)\), entonces existe al menos un número \(c\) en \((a, b)\) tal que la derivada de \(f\) en \(c\) cumple que:
$ f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a} $
Veamos si el Teorema del Valor Medio se puede aplicar a la función cuadrática \(f(x) = x^2 - 2x\) en el intervalo cerrado \([-1, 3]\).
✅ La función \(f(x)\) es continua en todo \(\mathbb{R}\), en particular lo es en el intervalo \([-1, 3]\).
✅ Como \(f(x)\) es un polinomio, también es derivable en todo \(\mathbb{R}\), incluido obviamente el intervalo abierto \((-1, 3)\).
Perfecto, se cumplen las condiciones del teorema, entonces nos asegura que debe haber al menos un valor \(c\) en \((-1, 3)\) tal que:
$ f'(c) = \frac{f(3) - f(-1)}{3 - (-1)} $
Entonces,
$ f(3) = 3 $
$ f(-1) = 3 $
Y ahora:
$ f'(c) = \frac{f(3) - f(-1)}{3 - (-1)} = \frac{3 - 3}{4} = 0 $
Eso significa que debemos encontrar un \(c\) tal que \(f'(c) = 0\).
La derivada de \(f(x)\) es:
$ f'(x) = 2x - 2 $
Para encontrar \(c\), igualamos la derivada a cero:
$ 2c - 2 = 0 \Rightarrow c = 1 $
Entonces, el valor de \(c\) que satisface el Teorema del Valor Medio es \(c = 1\), y claramente $c$ pertenece al intervalo $(-1, 3)$. Esto verifica que el Teorema del Valor Medio es aplicable en este caso y nos da el valor de \(c\) que estábamos buscando ;)