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Análisis Matemático 66

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 CBC
CÁTEDRA PALACIOS PUEBLA

Práctica 6 - Teoremas del cálculo diferencial y aplicaciones

1. Considere la función coseno hiperbólico \[\cosh (x)=\frac{e^{x}+e^{-x}}{2}\] definida sobre todo $\mathbb{R}$.
a) Muestre que $\cosh (x)$ verifica las hipótesis del teorema de Rolle en todo intervalo de la forma $[-a, a]$ con $a>0$.

Respuesta

El Teorema de Rolle nos dice que si tenemos una función $f(x)$ que es continua en un intervalo cerrado $[a,b]$ y derivable en el abierto $(a,b)$, y además $f(a) = f(b)$, entonces el Teorema nos asegura que existe al menos un punto $c \in (a,b)$ tal que $f'(c) = 0$

En este caso nuestra función es $\cosh (x)=\frac{e^{x}+e^{-x}}{2}$ y tenemos que verificar que cumple las hipótesis del Teorema en el intervalo $[-a, a]$ con $a>0$. Vayamos punto por punto para ver si cumple:

Hipótesis 1: Continuidad de \(\cosh(x)\)
Fijate que la función \(\cosh(x)\) se define como $\frac{e^{x}+e^{-x}}{2}$, y ahí tenemos simplemente dos exponenciales sumándose, no tenemos ninguna restricción que nos haga suponer que nuestra función sea discontinua en algún punto. Por lo tanto,  \(\cosh(x)\) es continua en \(\mathbb{R}\) y, en particular, lo es en el intervalo cerrado \([-a, a]\).

Hipótesis 2: Derivabilidad de \(\cosh(x)\)
Calculemos la derivada de \(\cosh(x)\) y comprobemos que es una función continua en \((-a, a)\). 
$ (\cosh(x))' = \frac{1}{2}\left(e^{x} - e^{-x}\right) = \sinh(x) $

Aclaro por las dudas: Si te perdiste con esta derivada, fijate que a $\cosh(x)$ lo podes escribir así: $\cosh (x)=\frac{1}{2} (e^{x}+e^{-x})$ y ahí derivás ;)
 
Esto que acabamos de obtener es como se define el seno hiperbólico de $x$, \(\sinh(x)\). Y fijate que esta función que obtuvimos está definida para todo \(\mathbb{R}\), no hay ningún $x$ en el cual esta función (que es la derivada de \(\cosh(x)\)) no esté definida, lo que significa que \(\cosh(x)\) es derivable en todo \(\mathbb{R}\), en particular lo será en cualquier intervalo de la forma \((-a, a)\).

Hipótesis 3: Valores iguales en los extremos del intervalo

Calculemos $\cosh(-a)$ y $\cosh(a)$ y veamos que siempre son iguales:
Finalmente, debemos verificar que los valores de \(\cosh(x)\) en los extremos del intervalo son iguales: $ \cosh(-a) = \frac{e^{-a} + e^{a}}{2}$

$\cosh(a) = \frac{e^{a} + e^{-a}}{2}$

y estas dos expresiones claramente son iguales.

Por lo tanto, como la función $\cosh(x)$ verifica las hipótesis del Teorema de Rolle, entonces Rolle nos asegura que en el intervalo $(-a,a)$ tiene que existir al menos un $c$ tal que la derivada de $\cosh(x)$ se anule, es decir que:

$ \sinh(c) = 0 $
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Claudio
20 de septiembre 13:12
Hola profe, disculpe la hipótesis 2 no seria -sinh(x).
Flor
PROFE
21 de septiembre 9:29
@Claudio Hola Claudio! Nono, la derivada del seno hiperbólico es coseno hiperbólico, y al revés también (es decir, no cambia el signo como en las derivadas de seno y coseno) 

O sea, si vos derivas la expresión de cosh, obtenés eso que yo puse ahí en la hipótesis 2 que es la definición de sinh :) 

De paso Claudio te preguntoooo, vos la estás cursando este cuatri en Palacios Puebla? La numeración de los ejercicios se viene manteniendo igual o cambió? Te pido porfa que si ves que las guías que vos tenés difieren con las que están acá, me las mandes a florcutraro@gmail.com, así las actualizo :D
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Claudio
21 de septiembre 19:36
Hola, le cuento soy medio infiltrado, comencé el cbc y  después me cambie a unsam. la verdad me sirve lo que ustedes dan, me ayudan a bajar los conceptos a tierra . ahora me estoy preparando para un final . 
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