Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 26. 09. 2013 21:52 — Editoval Witiko (26. 09. 2013 21:54)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Graf nezahrnuje spodní hemisféru

Řeším následující úlohu:
$\text{Pomocí vrstevnic a řezů rovinami }\vartheta _{xz}, \vartheta _{yz}\text{ určete v prostoru graf funkce } z = \sqrt{1 - x^{2} - y^{2}}$
$\text{Výsledek: Grafem je horní polovina kulové plochy (leží v poloprostoru z } \ge \text{ 0), jejímž středem je [0, 0, 0] a poloměr je 1.}$

Proč je grafem jen horní polovina koule? $z = \sqrt{1 - x^{2} - y^{2}}$ je přeci ekvivalentní $x^{2} + y^{2} + z^{2} = 1^2$. Jedná se tedy o kouli celou.

Offline

  • (téma jako vyřešené označil(a) Witiko)

#2 26. 09. 2013 21:55

Mihulik
Příspěvky: 175
Škola: MFF UK - Matematická analýza, Nav. Mag.
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

Ahoj,
může v první rovnosti být $z<0$ ?:)

Offline

 

#3 26. 09. 2013 21:58 — Editoval Witiko (26. 09. 2013 22:32)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Mihulik:
Ahoj,
ano, sudá odmocnina navrací dva kořeny: $\sqrt[2n]{1} = \pm 1$.

Offline

 

#4 26. 09. 2013 22:02 — Editoval Mihulik (26. 09. 2013 22:12)

Mihulik
Příspěvky: 175
Škola: MFF UK - Matematická analýza, Nav. Mag.
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko:
Vždyť sudá odmocnina (jakožto reálná funkce) je nezáporná... A to je důvod, proč je to pouze polovina kulové plochy.

Ty dvě rovnice, které jsi uvedl, jsou sice ekvivalentní, ale jen za předpokladu, že $z\ge 0$ (a $1-x^{2}-y^{2}\ge 0$).

Offline

 

#5 26. 09. 2013 22:13 — Editoval Witiko (26. 09. 2013 22:20)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Mihulik:
Ale sudé odmocniny mají i záporný kořen. Pokud $\sqrt[2n]{}$ položíme jako relaci inverzní k $^{2n}:\mathbb{R}\Rightarrow \mathbb{R}$, pak $^{2n}\text{}$ není injektivní, protože pro $\forall x\in \mathbb{R}:\text{}(x)^{2n} =\text{}(-x)^{2n}$. Díky tomu není $\sqrt[2n]{}$ reálnou funkcí, ale obecnou relací $\mathbb{R}^{+}\times \mathbb{R}^{2}$, která pro $\forall x > 0$ navrací dvojici vzájemně opačných čísel.

Offline

 

#6 26. 09. 2013 22:21 — Editoval Mihulik (26. 09. 2013 22:39)

Mihulik
Příspěvky: 175
Škola: MFF UK - Matematická analýza, Nav. Mag.
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

Ale mi přece nemluvíme o inverzní relaci k binární relaci sudé mocniny na množině $\mathbb R$. Podíváme-li se na sudou mocninu, pak inverzní relace není zobrazení, to máš pravdu. Abychom mohli mluvit o zobrazení, potřebujeme uvážit restrikci definičního oboru relace na nezáporná čísla.

Nechť $R\subseteq \mathbb R \times \mathbb R$ je relace sudé mocniny.
Máme $dom(R)=\mathbb R$ a $rng(R)=[0;\infty)$. Jak jsi zdůvodnil, $R^{-1}$ není funkce.
Ovšem uvážíme-li relaci $S=\{[x;y]\in R;x\ge 0\}$, pak $S^{-1}$ již funkce je a nazýváme ji (druhou) odmocninou. Samozřejmě jsme mohli vzít i jinou restrikci, ale tohle je to, co se implicitně předpokládá.

Offline

 

#7 26. 09. 2013 22:29 — Editoval Witiko (26. 09. 2013 22:46)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Mihulik:
Ale to je potom solidní guláš. Když máš zadanou rovnici např.: $x^{2} = 4$, tak ji řešíš následovně:$x^{2} = 4\\
\sqrt{x^{2}} = \sqrt{4}\\
|x| = 2\\
x=\pm 2$
Zde tedy odmocninu zjevně chápeme jako obecnou relaci navracející dva kořeny. Kdy tedy na sudou odmocninu uvalujeme omezení na nezáporná čísla a kdy ne?

Offline

 

#8 26. 09. 2013 22:37 — Editoval Mihulik (26. 09. 2013 22:37)

Mihulik
Příspěvky: 175
Škola: MFF UK - Matematická analýza, Nav. Mag.
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko:
Ale to je přece něco jiného. Ty hledáš, nejsou-li daná nějaká omezení, všechna reálná čísla, jejichž kvadrát je roven 4. Tím, že "odmocníš", se právě omezíš jen na tu restrikci. Naštěstí zde je náprava jednoduchá, protože víme, že druhá mocnina je sudá. A tedy, je-li $x^{2}=4$, pak nutně i $(-x)^{2}=4$. Proto ta absolutní hodnota.

Offline

 

#9 26. 09. 2013 22:44

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Mihulik:
Vida, a já si myslel, že při odmocňování chceme vždy znát všechna reálná čísla, jejichž kvadrát je něčemu roven. V případě odmocniny jako reálné funkce (tvé $S^{-1}$) se tedy omezujeme na kladný kořen a pokud hledáme všechna reálná čísla, jejichž kvadrát je něčemu roven, použijeme bezejmennou $R^{-1}$, které jsem já dodnes pomýleně říkal odmocnina.

Offline

 

#10 26. 09. 2013 22:55

Mihulik
Příspěvky: 175
Škola: MFF UK - Matematická analýza, Nav. Mag.
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko:
Nejsem si jist, zdali tě úplně chápu, ale myslím, že jsi na správné cestě:)

Offline

 

#11 26. 09. 2013 23:38 — Editoval Witiko (26. 09. 2013 23:54)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Mihulik:
Jen jsem neformálně přeformuloval to, co jsi tak pěkně formálně rozepsal v příspěvku #6. Díky! :-)

Offline

 

#12 27. 09. 2013 00:29

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5690
Reputace:   215 
Web
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

Witiko napsal(a):

Zde tedy odmocninu zjevně chápeme jako obecnou relaci navracející dva kořeny.

to není pravda, aplikuje se obyčejná funkce, která z x^2 udělá |x| a z 4 udělá 2

Offline

 

#13 27. 09. 2013 00:42 — Editoval Witiko (27. 09. 2013 00:48)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Stýv:
Proč to nechápat jako aplikaci relace $...^{2^{-1}}$? 4 se nám promítne na vzory 2 a -2. Princip je stejný a formálně čistý.

Offline

 

#14 27. 09. 2013 00:58

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5690
Reputace:   215 
Web
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko: nechci se pouštět do diskuse o tom, proč to tak je, u toho bych musel přemýšlet. jenom konstatuju, jak to je, protože mi přijde, že jste to tu interpretovali nějak špatně

Offline

 

#15 27. 09. 2013 01:24 — Editoval Witiko (27. 09. 2013 01:29)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Stýv:
Pokud říkáš, že na obě strany rovnice aplikujeme funkci $f:f(x) = |\sqrt{x}|$, tak výsledná rovnice je právě řešením aplikace relace $...^{2^{-1}}$ na pravou stranu rovnice.

$x^2 = 4\\
f(x^2) = f(4)\\
|\sqrt{x^2}| = |\sqrt{4}|\\
|x| = 2\\
x = 2, -2$

$x^2 = 4\\
x = ^{-2^{-1}}(4)\\
x = 2, -2$

Offline

 

#16 27. 09. 2013 02:34

Stýv
Vrchní cenzor
Příspěvky: 5690
Reputace:   215 
Web
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko: já ale říkám, že aplikujeme fci $f(x) = \sqrt{x}$, tím dostaneme $|x|=2$. až v dalším kroku se můžeme bavit o tom, jak jsme z toho dostali dvě hodnoty $x=\pm2$, ale to už nemá nic společnýho s tou odmocninou

Offline

 

#17 27. 09. 2013 07:54

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Stýv:
Ale funkce $f(x) = \sqrt{x}$ nepřidává nikam magicky absolutní hodnotu, nýbrž navrací jen kladný kořen.

Offline

 

#18 27. 09. 2013 08:10 — Editoval LukasM (27. 09. 2013 08:25)

LukasM
Příspěvky: 3274
Reputace:   193 
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko:
Ano, navrací jen kladný kořen, a to je v našem případě právě ten problém. Ale my nejsme troubové a víme, že řešení existuje ještě jedno, a to má u sebe jen mínus navíc. Pokud víš, že $x^2=4$, co to znamená? Znamená to, že $x^2=2^2$ - tedy že se rovnají druhé mocniny nějakých dvou čísel. To znamená že jsou buď stejná, nebo opačná. Buď tedy platí $x=2$, nebo platí $x=-2$. Co tím pádem platí určitě je $|x|=2$. Tak proč to tak nezapsat? Neříká to nic jiného. Když ale napíšu $x=2$, přijdu o jedno řešení.

Zkrátka a dobře, $(\forall x\geq 0)\left((\sqrt{x})^2=x\right)$. Opačný případ ale tak jednoduchý není, a dá se psát $(\forall x\in \mathbb{R})(\sqrt{x^2}=|x|)$, tím umocněním tady totiž ztratím informaci o znaménku x. Platí to pro všechna reálná čísla - díky té mocnině mám pod odmocninou vždy kladné číslo. Ale to ještě neznamená, že původní x bylo taky kladné.


Edit: ještě to zkusím jinak. Ta aplikace odmocniny na rovnici $x^2=4$ vytvoří rovnici $\sqrt{x^2}=\sqrt{4}$. Zbytek už není aplikace funkce, ale tvoje úpravy. Které když děláš dobře, skončíš s absolutní hodnotou.

Offline

 

#19 27. 09. 2013 14:39 — Editoval Witiko (27. 09. 2013 14:40)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ LukasM:
Já ten koncept chápu. Teď už se bavíme jen o tom, jakým způsobem náš postup při získávání kořenů relace $^{2^{-1}}(4) = \pm \sqrt4$ formalizujeme.

Offline

 

#20 27. 09. 2013 18:08

LukasM
Příspěvky: 3274
Reputace:   193 
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ Witiko:
Aha, tak to se bavíte o něčem úplně jiném než jsem myslel. Slovo relace jsem v zadání nikde neviděl.

Ale ať už se tu bude dít cokoli a ta formalizace dopadne jakkoli, troufám si tvrdit, že graf funkce v zadání $z=\sqrt{1-x^2-y^2}$ bude pořád popisovat jen horní polovinu koule. Tak nevím k čemu to tu má vést. Budu to radši jen sledovat.

Offline

 

#21 27. 09. 2013 18:10 — Editoval Witiko (27. 09. 2013 18:10)

Witiko
Příspěvky: 53
Reputace:   
 

Re: Graf nezahrnuje spodní hemisféru

↑ LukasM:
Vést to tu už nemá nikam, problém je od příspěvku #13 vyřešený. :-)

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson