Đến nội dung

phuc_90 nội dung

Có 79 mục bởi phuc_90 (Tìm giới hạn từ 29-03-2020)



Sắp theo                Sắp xếp  

#731368 Các kiến thức cơ bản về Supremum và Infimum

Đã gửi bởi phuc_90 on 29-10-2021 - 16:25 trong Giải tích

Có bạn hỏi tôi về cách tìm SupremumInfimum của một tập $A\subset \mathbb{R}$ như thế nào ? mong bài viết nho nhỏ này sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về Supremum và Infimum của một tập hợp $A\subset \mathbb{R}$, từ đó có một phương pháp giải các bài toán dạng này cho riêng mình.

 

Định nghĩa

 

Cho $A$ là tập con khác rỗng của $\mathbb{R}$.

 

$\bullet$   Tập $A$ được gọi là bị chặn trên nếu $\exists M\in\mathbb{R}:\,\,\,a\leq M\,\,,\,\forall a\in A$.

 

Với $A$ là tập bị chặn trên thì Supremum của $A$, ký hiệu $Sup A$ là chặn trên nhỏ nhất của $A$, tức là nếu $m$ là một chặn trên của $A$ thì ta luôn có $Sup A\leq m$.  Nếu tập $A$ không bị chặn trên thì người ta đặt $Sup \,A=+\infty$.

 

$\bullet$   Tập $A$ được gọi là bị chặn dưới nếu $\exists M\in\mathbb{R}:\,\,\,a\geq M\,\,,\,\forall a\in A$.

 

Với $A$ là tập bị chặn dưới thì Infimum của $A$, ký hiệu $Inf A$ là chặn dưới lớn nhất của $A$, tức là nếu $n$ là một chặn dưới của $A$ thì ta luôn có $Inf A\geq n$.  Nếu tập $A$ không bị chặn dưới thì người ta đặt $Inf \,A=-\infty$

 

Một số kết quả liên quan đến Supremum và Infimum

 

Định lý 1:   Cho $A$ là tập con khác rỗng của $\mathbb{R}$ và bị chặn trên. $Sup A=m$ khi và chỉ khi $\left\{\begin{matrix}a\leq m\,\,,\,\forall a\in A\\ \forall \varepsilon >0\,\,,\,\exists a^*\in A:\,\,a^*>m-\varepsilon \end{matrix}\right.$.

 

Hơn nữa, nếu $m$ là một chặn trên của $A$ và $m\in A$ thì $Sup A=m$, lúc này $Sup A$ chính là Maximum của tập $A$.

 

Chứng minh

 

$\left ( \Rightarrow  \right )$  Giả sử $Sup A=m$

 

Nếu $\exists \varepsilon >0$ sao cho $m-\varepsilon$ là một chặn trên của $A$ thì $m-\varepsilon \geq Sup A=m$  (vô lý)

 

Vậy $\forall \varepsilon >0$ thì $m-\varepsilon$ không thể là một chặn trên của $A$ hay $\forall \varepsilon >0\,\,,\,\exists\,a^*\in A:\,\,\,a^*>m-\varepsilon$.

 

$\left ( \Leftarrow   \right )$   Giả sử   $\left\{\begin{matrix}a\leq m\,\,,\,\forall a\in A\\ \forall \varepsilon >0\,\,,\,\exists a^*\in A:\,\,a^*>m-\varepsilon \end{matrix}\right.$

 

Ta có $a\leq m\,\,,\,\forall a\in A$ nên $m$ là một chặn trên của $A$, do đó $Sup A\leq m$.

 

Đặt $d=m-Sup A\geq 0$, nếu $d>0$ thì theo giả thiết, tồn tại $a^*\in A:\,\,\,a^*>m-d=Sup A$  (vô lý).

 

Vậy $d=0$  hay  $Sup A=m$.

 

Định lý 2:   Cho $A$ là tập con khác rỗng của $\mathbb{R}$ và bị chặn dưới. $Inf A=n$ khi và chỉ khi $\left\{\begin{matrix}a\geq n\,\,,\,\forall a\in A\\ \forall \varepsilon >0\,\,,\,\exists a^*\in A:\,\,a^*<n+\varepsilon \end{matrix}\right.$.

 

Hơn nữa, nếu $n$ là một chặn dưới của $A$ và $n\in A$ thì $Inf A=n$, lúc này $Inf A$ chính là Minximum của tập $A$.

(Chứng minh xem như bài tập)

 

Định lý 3:   Nếu $(u_n)_n$ là dãy số thực và là dãy tăng thì $\lim_{n \to \infty } u_n=Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}$

 

Chứng minh

 

Nếu $(u_n)_n$ không bị chặn trên, tức là $\forall M>0\,,\,\exists n_0\in \mathbb{N}:\,\,u_{n_0}>M$  (*)  và  $Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}=+\infty$

 

Do $(u_n)_n$ là dãy đơn điệu tăng nên (*) được viết lại thành  $\forall M>0\,,\,\exists n_0\in \mathbb{N}\,,\,\forall n\geq n_0:\,\,u_n>M$

 

Đây chính là định nghĩa của $\lim_{n \to \infty }u_n=+\infty$. Suy ra $\lim_{n \to \infty } u_n=Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}$.

 

Nếu $(u_n)_n$ bị chặn trên, tức là $Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}$ tồn tại, đặt $Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}=a$

 

Khi đó, theo định lý 1 thì  $\forall \varepsilon >0\,,\,\exists n_0\in \mathbb{N}:\,\,a+\varepsilon >u_{n_0}>a-\varepsilon$, do $(u_n)_n$ là dãy đơn điệu tăng nên điều này được viết lại thành

 

$$\forall \varepsilon >0\,,\,\exists n_0\in \mathbb{N}\,,\,\forall n\geq n_0:\,\,\left | u_n-a \right |<\varepsilon$$

 

Suy ra $\lim_{n \to \infty }u_n=a=Sup\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}$

 

Định lý 4:   Nếu $(u_n)_n$ là dãy số thực và là dãy giảm thì $\lim_{n \to \infty } u_n=Inf\left \{ u_n\,|\,n\in \mathbb{N} \right \}$

(Chứng minh xem như bài tập)

 

 

Phần áp dụng

 

Bài toán 1:   Cho  $A=\left \{ x\in \mathbb{Q}:\,\,x>0\,,\,x^2<2 \right \}$.  Chứng minh rằng  $Sup\,A=\sqrt{2}$

 

Chứng minh

 

Ta có $\sqrt{2}$ là một chặn trên của $A$ nên  $Sup\,A \leq \sqrt{2}$.

 

Đặt  $d=\sqrt{2}-Sup\, A\geq 0$, nếu $d>0$ thì theo nguyên lý Archimedes, tồn tại số nguyên dương $n$ sao cho $nd>1$.

 

Đặt  $Sup \,A=x$ và  $m=[nx]+1$ ta có $nx+1>[nx]+1>nx$  hay  $nx+1>m>nx$

 

Suy ra   $x+\frac{1}{n}>\frac{m}{n}>x$  mà  $x+\frac{1}{n}<x+d=Sup\,A+d=\sqrt{2}$

 

Điều này dẫn đến  $\sqrt{2}>\frac{m}{n}>Sup\,A$   (mâu thuẫn)

 

Vậy  $\sqrt{2}-Sup\,A=d=0$   hay   $Sup\,A=\sqrt{2}$

 


Bài toán 2:   Tìm Supremum và Infimum của

 

a)   $A=\left \{ \frac{1}{2n}\,|\,n\in \mathbb{N}^* \right \}$

 

b)   $B=\left \{ \frac{n}{n+2}\,|\,n\in \mathbb{N}^* \right \}$

 

c)   $C=\left \{ 0.2\,,\,0.22\,,\,0.222\,,\,... \right \}$

 

Giải

 

a)   Ta có $\frac{1}{2n}\leq \frac{1}{2}\,\,,\,\,\forall n\geq 1$ nên $\frac{1}{2}$ là một chặn trên của $A$ và $\frac{1}{2}\in A$ nên theo định lý 1 thì $Sup\,A=\frac{1}{2}$

 

Ta thấy dãy $\left ( \frac{1}{2n} \right )_{n\in\mathbb{N}^*}$  là một dãy giảm và  $\lim_{n \to \infty }\frac{1}{2n}=0$  nên theo định lý 4 thì  $Inf \,A=\lim_{n \to \infty }\frac{1}{2n}=0$

 

b)   Ta thấy dãy $\left ( \frac{n}{n+2} \right )_{n\in\mathbb{N}^*}$  là một dãy tăng và  $\lim_{n \to \infty }\frac{n}{n+2}=1$  nên theo định lý 3 thì  $Sup \,B=\lim_{n \to \infty }\frac{n}{n+2}=1$

 

Với mọi $n\geq 2$ thì $\frac{n}{n+2}\geq \frac{1}{2}$ suy ra $\frac{1}{2}$ là một chặn dưới của $B$, mà $\frac{1}{2}\in B$ nên theo định lý 2 thì  $Inf\,B=\frac{1}{2}$

 

c)   Ta thấy  $C=\left \{ \frac{2}{10}\,,\,\frac{2}{10}\left ( 1+\frac{1}{10} \right )\,,\,\frac{2}{10}\left ( 1+\frac{1}{10}+\frac{1}{10^2} \right )\,,\,... \right \}=\left \{ \frac{2}{9}\left ( 1-\frac{1}{10^n}\right )\,|\,n\in \mathbb{N}^* \right \}$

 

Suy ra  $\frac{2}{10}\leq c<\frac{2}{9}$  với mọi $c\in C$, từ đây ta suy ra được  $Inf\,C=\frac{2}{10}$  và  $C$ bị chặn trên.

 

Đặt  $Sup\,C=s$ suy ra $s\leq \frac{2}{9}$ , ta có  $s-\frac{2}{9.10^n}\leq \frac{2}{9}\left ( 1-\frac{1}{10^n} \right )\leq s$   (**)

 

Cho  $n \to \infty$  thì từ (**) ta có  $s\leq \frac{2}{9}\leq s$.

 

Vậy  $Sup\,C=s=\frac{2}{9}$




#730676 Đề chọn đội tuyển VMO Hà Tĩnh 2021-2022

Đã gửi bởi phuc_90 on 24-09-2021 - 10:05 trong Thi HSG cấp Tỉnh, Thành phố. Olympic 30-4. Đề thi và kiểm tra đội tuyển các cấp.

 

Kỳ thi chọn đội tuyển dự thi học sinh giỏi quốc gia THPT năm học 2021-2022

22/09/2021

Bài 1. (5 điểm) 

Cho $a\geq 2$ và $x_1,x_2$ là hai nghiệm của phương trình $x^2-ax+1=0$. Đặt $S_n=x_1^n+x_2^n,n=1,2,...$

a) Chứng minh dãy $\begin{Bmatrix} \frac{S_n}{S_{n+1}} \end{Bmatrix}_{n+1}^{+\infty}$ là dãy giảm.

b) Tìm tất cả các giá trị $a$ sao cho $\frac{S_1}{S_2}+\frac{S_2}{S_3}+...+\frac{S_n}{S_{n+1}}>n-1$. với mọi $n=1,2,...$

 

 

Do $x_1,x_2$ là 2 nghiệm của phương trình $x^2-ax+1=0$  nên $x_1+x_2=a$ và $x_1x_2=1$

 

Khi đó $S_{n+2}=x_1^{n+2}+x_2^{n+2}=(x_1+x_2)(x_1^{n+1}+x_2^{n+1})-x_1x_2(x_1^{n}+x_2^{n})=aS_{n+1}-S_n$

 

Ta có $S_2=x_1^2+x_2^2=a^2-2 \geq a=x_1+x_2=S_1$  giả sử $S_{n+1}\geq S_n\,\,,\,\, \forall n\leq k$

 

Suy ra $S_{k+2}=aS_{k+1}-S_k\geq aS_{k+1}-S_{k+1}=(a-1)S_{k+1}\geq S_{k+1}$

 

Theo nguyên lý qui nạp ta chứng minh được $S_{n+1}\geq S_n\,\,,\,\,\forall n\geq 1$

 

a)   Ta có $S^2_{n+1}-S_nS_{n+2}=(x_1^{n+1}+x_2^{n+1})^2-(x_1^{n}+x_2^{n})(x_1^{n+2}+x_2^{n+2})=2-(x_1^{2}+x_2^{2})=4-a^2\leq 0$

 

nên $\frac{S_{n+1}}{S_{n+2}} \leq \frac{S_n}{S_{n+1}}$  mà điều này đúng với mọi $n\geq 1$

 

Suy ra $\begin{Bmatrix} \frac{S_n}{S_{n+1}} \end{Bmatrix}_{n=1}^{+\infty}$  là dãy giảm

 

b)   Do $S_{n+1}\geq S_n\,\,,\,\,\forall n\geq 1$  nên $0<\frac{S_n}{S_{n+1}}\leq 1\,\,,\,\, \forall n\geq 1$

 

Ta có $S_{n+2}=aS_{n+1}-S_n$      suy ra       $\frac{S_{n+1}}{S_{n+2}}=\frac{1}{a-\frac{S_n}{S_{n+1}}}$

 

Mà dãy   $\begin{Bmatrix} \frac{S_n}{S_{n+1}} \end{Bmatrix}_{n=1}^{+\infty}$        là dãy giảm và bị chặn dưới nên hội tụ, đặt $\lim_{n \to \infty }\frac{S_n}{S_{n+1}}=b$  suy ra $0\leq b\leq 1$

 

Phương trình giới hạn $b=\frac{1}{a-b}$  có nghiệm $b=\frac{a-\sqrt{a^2-4}}{2}$ là thỏa điều kiện

 

Khi đó $\frac{S_1}{S_2}+\frac{S_2}{S_3}+...+\frac{S_n}{S_{n+1}}>nb=\frac{n(a-\sqrt{a^2-4})}{2}$

 

Do đó ta chỉ cần tìm $a$ sao cho $\frac{n(a-\sqrt{a^2-4})}{2}\geq n-1\,\,,\,\, \forall n\geq 1$

 

hay  $(2-a+\sqrt{a^2-4})n<2\,\,,\,\, \forall n\geq 1$

 

điều này chỉ xảy ra khi      $2-a+\sqrt{a^2-4}\leq 0$  hay $a=2$




#730838 chứng minh ma trận vuông $A$ giao hoán với mọi ma trận vuông cùng c...

Đã gửi bởi phuc_90 on 01-10-2021 - 16:36 trong Đại số tuyến tính, Hình học giải tích

Hai ma trận vuông $A$ và $B$ được gọi là giao hoán nhau nếu $AB= BA.$ Chứng minh rằng ma trận vuông $A$ giao hoán với mọi ma trận vuông cùng cấp với nó khi và chỉ khi $A$ có dạng đường chéo $k\cdot l$ với số thực $k,$ và ma trận đơn vị $I.$

 

-  Nếu $A=kI_n$ thì $AB=kI_nB=kB=BkI_n=BA$

 

-  Giả sử $A$ giao hoán với mọi ma trận vuông có cùng cấp với nó

 

Ta lấy $B$ là ma trận đường chéo, có các phần tử khác nhau, thì theo bài https://diendantoanh...t-ma-trận-chéo/  suy ra $A$ là ma trận đường chéo

 

Bây giờ ta cho các phần tử trên đường chéo chính của $A$ bằng nhau thì $A$ sẽ có dạng $kI_n$




#730037 Tìm inf, sup của $A=\left \{ \frac{1}{2n}:n= 1,2,......

Đã gửi bởi phuc_90 on 31-08-2021 - 21:25 trong Giải tích

Câu 1, dãy 1/2n đơn điệu giảm bị chặn dưới bởi 0, nên hội tụi và giới hạn của 1/2n bằng 0 là inf của dãy. Hơn nữa vì dãy là hội tụ nên sup của dãy bằng inf của dãy, vậy sup = 0

Sup mà bằng Inf thì tập cần tính chỉ chứa các phần tử bằng nhau và bằng giá trị Sup, Inf, theo đề bài đã cho thì không phải nha bạn.

 

$A=\left \{ \frac{1}{2n} | n\in\mathbb{N^*} \right \}$  có $infA=0$ và $supA=\frac{1}{2}$




#730626 Tính $\lim \frac{n}{2^n}$

Đã gửi bởi phuc_90 on 22-09-2021 - 17:19 trong Dãy số - Giới hạn

Em xin phép hỏi các thầy cô và bạn bè, giúp em giải câu giới hạn này mà không dùng tiêu chuẩn tỷ số D'alembert (kiến thức 11 và được phép dùng giới hạn $\lim an = 0$ khi $|an| < 1$.)

 

Tính $\lim \frac{n}{2^n}$

 

Em chân thành cảm ơn!

 

Ta có  $2^n=(1+1)^n=C^0_n+n+C^2_n+...+C^n_n>n$  suy ra $\frac{n}{2^n}<1$

 

Rồi áp dụng giới hạn $\lim a_n = 0$ khi $|a_n| < 1$




#730735 Cho $\left ( G, + \right )$ là $1$ nhóm có...

Đã gửi bởi phuc_90 on 27-09-2021 - 22:56 trong Đại số đại cương

Cho $\left ( G, + \right )$ là $1$ nhóm có $7$ phần tử. Chứng minh $G$ là một nhóm giao hoán.

 

 

Cách 1:   Lấy $a$ là phần tử bất kì của $G$ khác phần tử đơn vị , khi đó theo định lý Lagrange thì $\left | \left \langle a \right \rangle \right |$ sẽ là ước của $|G|=7$

 

Suy ra $\left | \left \langle a \right \rangle \right |=1$ hoặc $\left | \left \langle a \right \rangle \right |=7$ , do $a$ khác phần tử đơn vị nên ta loại $\left | \left \langle a \right \rangle \right |=1$

 

Vậy $\left | \left \langle a \right \rangle \right |=7=|G|$  suy ra $\left \langle a \right \rangle=G$ hay G giao hoán.

 

Cách 2:   $(G, +)$ có 7 phần tử nên đẳng cấu với $(\mathbb{Z_7}, +)$ suy ra $G$ giao hoán.




#730812 Chứng minh định lý lớn Fermat ngắn gọn bằng toán sơ cấp

Đã gửi bởi phuc_90 on 30-09-2021 - 14:48 trong Nghiên cứu Toán học

Đọc phần chứng minh này tôi thấy bạn đang đi tìm giá trị để các cạnh của một tam giác là số nguyên. Chứ chưa thấy giải quyết được gì.

 

Từ  $z<x+y$ và $z>y>x$ mà suy ra đó là điều kiện để $x^n+y^n=z^n$ có nghiệm với $n\geq 2$ là hết sức phi lý rồi.




#730418 $x_0=\frac{1}{2} , x_{n+1}=x_n+\...

Đã gửi bởi phuc_90 on 15-09-2021 - 15:52 trong Dãy số - Giới hạn

let f = (x, b) => x + x*x / b;
function findLB(a, b, c) {
    let x = a;
    let n = 0;
    while (x <= c) {
        n++;
        x = f(x, b);
    }
    return n;
}

Vọc code một tí thì có thể thấy $n=2019$ và nói chung là với mọi $n$ thì $k=n+2$ sẽ là GTNN để $x_k > 1$.

 

Vậy khi viết lời giải bài toán này ra giấy thì ghi như thế nào ?  :o




#730353 $x_0=\frac{1}{2} , x_{n+1}=x_n+\...

Đã gửi bởi phuc_90 on 13-09-2021 - 14:59 trong Dãy số - Giới hạn

Bài toán:  Cho dãy số thực $(x_n)_n$ được định nghĩa như sau

 

$$x_0=\frac{1}{2} \, \, , \, \, x_{n+1}=x_n+\frac{x^{2}_{n}}{2017} \,\, , \,\, \forall n\in \mathbb{N}$$

 

Tìm số tự nhiên $k$ nhỏ nhất sao cho $x_k>1$

 

Note:  Đây là bài toán cũ không có lời giải của diễn đàn, thấy thú vị nên post lại cho các bạn giải thử. Mình thì tìm được $k=4034$, bạn nào tìm được giá trị nhỏ hơn thì cho lời giải nhé.




#731062 $e^{A+B}=e^A\,e^B=e^B\,e^A$

Đã gửi bởi phuc_90 on 09-10-2021 - 17:36 trong Đại số tuyến tính, Hình học giải tích

Bài toán:   Cho $A,\,B$ là các ma trận vuông cấp $n$, cùng lũy linh và giao hoán nhau. Đặt  $e^A=\sum_{i=0}^{+\infty }\frac{1}{i!}\,A^i$

 

Chứng minh rằng  $e^{A+B}=e^A\,e^B=e^B\,e^A$

 

Ma trận $A$ được gọi là lũy linh nếu tồn tại $n\in \mathbb{N}$ sao cho $A^n=0$




#730270 Tính lim $x_{n+1}=\sqrt{3}+\frac{x_n...

Đã gửi bởi phuc_90 on 09-09-2021 - 23:05 trong Dãy số - Giới hạn

Bạn chứng minh được nó hội tụ không

 

Đặt $f(x)=\sqrt{3}+\frac{x}{\sqrt{x^2-1}}$  ta có $f(x)$ liên tục trên $\mathbb{R^+}\setminus \{\pm 1\}$

 

và $f'(x)=-\frac{1}{(x^2-1)\sqrt{x^2-1}}<0$ suy ra $f(x)$ là hàm nghịch biến trên $\mathbb{R^+}\setminus \{\pm 1\}$

 

Với $x_1=2006$ suy ra $x_2\approx 2.73$ và $x_3\approx 2.81$

 

Khi đó $x_1>x_3 \Rightarrow x_2=f(x_1)<f(x_3)=x_4 \Rightarrow x_3=f(x_2)>f(x_4)=x_5$

 

Bằng phương pháp qui nạp ta chứng minh được $(x_{2n+1})$ là dãy giảm và bị chặn dưới bởi $1+\sqrt{3}$

 

$(x_{2n})$ là dãy tăng và bị chặn trên bởi $\sqrt{3}+\sqrt{\frac{4+2\sqrt{3}}{3+2\sqrt{3}}}$

 

Khi đó giới hạn của dãy $(x_{2n+1})$, $(x_{2n})$ tồn tại, đặt $\lim_{n\rightarrow \infty }x_{2n+1}=a$ và $\lim_{n\rightarrow \infty }x_{2n}=b$

 

Từ đó ta tìm nghiệm của hệ $$\left\{\begin{matrix}a=\sqrt{3}+\frac{a}{\sqrt{a^2-1}}\\ b=\sqrt{3}+\frac{b}{\sqrt{b^2-1}}\end{matrix}\right.$$  với $a\geq 1+\sqrt{3}$ và $1+\sqrt{3}<b\leq \sqrt{3}+\sqrt{\frac{4+2\sqrt{3}}{3+2\sqrt{3}}}$

 

Hệ có nghiệm $a=b=\frac{1}{2}\left ( \sqrt{3}+\sqrt{15} \right )$

 

Suy ra $\lim_{n\rightarrow \infty }x_{n}=\frac{1}{2}\left ( \sqrt{3}+\sqrt{15} \right )$




#731298 Nếu $|A|=k \ne 0$, hãy tính $|2A-3I|$ theo $k...

Đã gửi bởi phuc_90 on 24-10-2021 - 21:36 trong Đại số tuyến tính, Hình học giải tích

Cho A là ma trận vuông cấp 3 thỏa mãn  $A^2-3A+2I=0$

a, Chứng minh: $A$ khả nghịch

b, Tìm $A^{-1}$ theo $A$ và $I$

c, Nếu $|A|=k \ne 0$, hãy tính $|2A-3I|$ theo $k$

 

Ta có  $A^2-3A+2I_n=0 \,\,\,\Rightarrow \,\,\,A\left ( \frac{3}{2}I_n-\frac{1}{2}A \right )=\left ( \frac{3}{2}I_n-\frac{1}{2}A \right )A=I_n$

 

nên $A$  khả nghịch và  $A^{-1}=\left ( \frac{3}{2}I_n-\frac{1}{2}A \right )$

 

Đặt $|2A-3I_n|=a\in \mathbb{R}$ , ta lại có $(2A-3I_n)(2A-3I_n)=I_n$

 

$\Rightarrow$     $a^2=|2A-3I_n||2A-3I_n|=|(2A-3I_n)(2A-3I_n)|=|I_n|=1$

 

Vậy  $|2A-3I_n|=1$  nếu $a>0$  hoặc  $|2A-3I_n|=-1$  nếu  $a<0$




#730836 Chứng minh rằng mọi ma trận giao hoán với $A$ cũng là một ma trận c...

Đã gửi bởi phuc_90 on 01-10-2021 - 16:14 trong Đại số tuyến tính, Hình học giải tích



Cho $A$ là một ma trận vuông có các phần tử nằm ngoài đường chéo chính bằng $0,$ gọi là ma trận chéo; với các phần tử trên đường chéo chính khác nhau từng đôi một. Chứng minh rằng mọi ma trận giao hoán với $A$ cũng là một ma trận chéo.

 

Giả sử $A,B$ là ma trận vuông cấp n

 

Do $AB=BA$ nên với mọi $1\leq i\neq j\leq n$ ta có $[AB]_{ij}=[BA]_{ij}$

 

$ \Rightarrow \sum_{i=1}^{n}[A]_{ik}[B]_{kj}=\sum_{i=1}^{n}[B]_{ik}[A]_{kj}\,\,\,\Rightarrow \,\,\, [A]_{ii}[B]_{ij}=[B]_{ij}[A]_{jj}$

 

do $[A]_{ii}\neq [A]_{jj}$  nên $[B]_{ij}=0$

 

Vậy $B$ là ma trận đường chéo.




#730106 Prove that $\left ( A- AB= B^{2} \right.$ và...

Đã gửi bởi phuc_90 on 03-09-2021 - 21:30 trong Đại số tuyến tính, Hình học giải tích

 

Let $A, B\in\mathbb{M}_{2}\left ( \mathbb{C} \right )$ such that $A- AB= B^{2}$ and $B- BA= A^{2}.$ Prove that $A= B.$
 

 

 

Theo điều kiện giả thiết ta có $\left\{\begin{matrix}A=(A+B)B\\B=(A+B)A \end{matrix}\right.$

 

Khi đó $\left\{\begin{matrix}A+B=(A+B)(A+B)\\A-B=-(A+B)(A-B) \end{matrix}\right.$

 

Suy ra $(A+B)(A-B)=-(A+B)(A+B)(A-B)=-(A+B)(A-B)$ hay $(A+B)(A-B)=0$

 

Khai triển ra ta được $A^2+BA-B^2-AB=0$ hay $B-A=0$

 

Vậy $A=B$




#730736 $G\setminus H$ hữu hạn

Đã gửi bởi phuc_90 on 27-09-2021 - 22:59 trong Đại số đại cương

Bài toán:   Cho $H$ là một nhóm con của nhóm $G$. Chứng minh rằng $G\setminus H$ hữu hạn khi và chỉ khi $G$ hữu hạn hoặc $H=G$




#731082 Tìm tất cả đa thức $P(x),Q(x)$ sao cho $P(Q(x))=Q(P(x))$

Đã gửi bởi phuc_90 on 10-10-2021 - 14:49 trong Đa thức

Bài toán:   Tìm tất cả đa thức $P(x)\,,\,Q(x)\in \mathbb{Z}[x]$ sao cho $P(Q(x))=Q(P(x))$




#731102 Tìm tất cả đa thức $P(x),Q(x)$ sao cho $P(Q(x))=Q(P(x))$

Đã gửi bởi phuc_90 on 11-10-2021 - 13:49 trong Đa thức

 

Ta đặt $\displaystyle \deg P( x) =\deg Q( x) =n$ và đặt $\displaystyle R( x) =P( x) -Q( x)$ với $\displaystyle \deg R( x) =k\leqslant n-1$. Ta sẽ chỉ ra $\displaystyle R( x)$ là đa thức đồng nhất hằng. Chú ý rằng ta có thể tách 
$P( P( x)) -Q( Q( x)) =P( P( x)) -Q( P( x)) +Q( P( x)) -Q( Q( x)) =R( P( x)) +Q( P( x)) -Q( Q( x))$
 
Đặt $\displaystyle Q( x) =\sum _{i=1}^{n} a_{i} .x^{i}$ trong đó $\displaystyle a_{n} =1$. 
$Q( P( x)) -Q( Q( x)) =P( x)^{n} -Q( x)^{n} +\sum _{i=1}^{n-1} a_{i}\left[ P( x)^{i} -Q( x)^{i}\right]$
 
Mặt khác $\displaystyle \deg\left( P( x)^{n} -Q( x)^{n}\right) =\deg\left( R( x)\left(\sum _{i=1}^{n-1} P( x)^{i} Q( x)^{n-i-1}\right)\right) =n^{2} -n+k$ nên $\displaystyle \deg( Q( P( x)) -Q( Q( x))) =n^{2} -n+k$ và  $\displaystyle \deg( R( P( x)) +Q( P( x)) -Q( Q( x))) =max\left\{R( P( x)) ,n^{2} -n+k\right\} =n^{2} -n+k$ vì $\displaystyle nk\leqslant n^{2} -n+k$ nên rõ ràng đây là điều không thể xảy ra do vế trái là đa thức 0. Vậy $\displaystyle \deg R( x) =0$ hay $\displaystyle R( x) \equiv c$ và ta có $\displaystyle P( x) =Q( x) +c$ . Thay vào 
 
$Q( P( x)) +c=$$Q( Q( x) +c) +c=Q( Q( x))$
Từ đây đặt $\displaystyle Q( x) =t$ thì suy ra $\displaystyle Q( t+c) +c=Q( t)$ với vô số giá trị $\displaystyle t$ nên $\displaystyle c=0$. Dẫn tới $\displaystyle P( x) \equiv Q( x)$

 

Lời giải này lập luận còn thiếu sót, không rõ ràng, không chính xác.

 

Thiếu sót:  Thiếu trường hợp $deg P \neq deg Q$

 

Không rõ ràng:   Nếu $deg P=deg Q=n$ thì hệ số của biến có số mũ cao nhất của 2 đa thức bạn đang xét tới là chúng bằng 1 hay khác 1. Nếu chúng cùng bằng 1 thì $k\leq n-1$, còn chúng khác nhau thì $k\leq n$.

 

Chỗ lập luận được bôi màu xanh dương. Nếu $k=n-1$ thì sao ? Lúc này $\displaystyle \deg( R( P( x)) +Q( P( x)) -Q( Q( x))) =max\left\{R( P( x)) ,n^{2} -n+k\right\} =n^{2} -n+k=n^2-1$  và  $deg (P(P(x))-Q(Q(x))=n^2-1$ (ở đây tôi xem như bạn đang xét hệ số của biến có số mũ cao nhất của 2 đa thức là bằng 1) thì làm sao có điều vô lý ở đây

 

Không chính xác:   Chỗ lập luận được bôi màu đỏ, bạn phán $VT=P(P(x))-Q(Q(x))$ bằng 0, tôi cũng chào thua :icon6:




#730076 Chứng minh:$$\sup -A= -\inf A$$

Đã gửi bởi phuc_90 on 02-09-2021 - 21:25 trong Giải tích

Em giải chưa được chặt chẽ lắm anh:

$$\inf A= -x\Rightarrow -a\geq -x\Rightarrow a\leq x\Rightarrow\sup -A= x$$

 

Từ chỗ màu xanh thì chỉ khẳng định được $-A$ bị chặn trên hay $sup-A$ tồn tại, chứ không thể suy ra $sup-A=x$

 

Theo đề thì $A$ là tập con bất kì của $\mathbb{R}$ nên ta phải xét tập $A$ có bị chặn dưới hay không hay $infA=-\infty$, nếu $infA=-\infty$ thì đẳng thức trên còn đúng hay không.

 

Em nên dựa vào định nghĩa của  supermum infimum để chứng minh hoàn chỉnh hơn 

 

$$supA=n\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}
a\leq n,\forall a\in A\\ \forall \varepsilon >0,\exists a^{*}\in A:a^{*}>n-\varepsilon

\end{matrix}\right.$$

 

$$infA=m\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix}
a\geq m,\forall a\in A\\ \forall \varepsilon >0,\exists a^{*}\in A:a^{*}<m+\varepsilon

\end{matrix}\right.$$




#729958 Chứng minh:$$\sup -A= -\inf A$$

Đã gửi bởi phuc_90 on 28-08-2021 - 17:10 trong Giải tích

Cho $A$ là tập con khác rỗng của $\mathbb{R},$ và $-A= \left \{ {\it a}:-{\it a}\in A \right \}\neq\emptyset.$ Chứng minh:

$$\sup -A= -\inf A$$




#731202 LÂM ĐỒNG 2022

Đã gửi bởi phuc_90 on 17-10-2021 - 22:59 trong Thi HSG cấp Tỉnh, Thành phố. Olympic 30-4. Đề thi và kiểm tra đội tuyển các cấp.

 

KỲ THI CHỌN HỌC SINH VÀO ĐỘI TUYỀN BỒI DƯỠNG THI HSG QG NĂM 2022
 
Câu 1. (3.0 điểm) Giải phương trình sau trên tập số thực:
$$2x^3-x^2+\sqrt[3]{2x^3-3x+1}=3x+1+\sqrt[3]{x^2+2}$$
 
Câu 2. (4.0 điểm) Đặt $f(n)=(n^2+n+1)^2+1$. Cho $a_n=\frac{f(1).f(3)...f(2n-1)}{f(2).f(4)...f(2n)}$ với $n$ là số nguyên dương. Chứng minh rằng $\lim n\sqrt{a_n}=\frac{1}{\sqrt{2}}$

 

 

Câu 1:   Đặt $u=\sqrt[3]{2x^3-3x+1}$ và $v=\sqrt[3]{x^2+2}$ thì phương trình trên trở thành $u^3-v^3+u-v=0$

 

hay $(u-v)(u^2+uv+v^2+1)=0$ , vì $u^2+uv+v^2+1=(u+\frac{v}{2})^2+\frac{3v^2}{4}+1>0$

 

nên $u=v$ hay $2x^3-3x+1=u^3=v^3=x^2+2 \Rightarrow 2x^3-x^2-3x-1=0 \Rightarrow (2x+1)(x^2-x-1)=0$

 

Phương trình này cho ta 3 nghiệm $x_1=-\frac{1}{2}\,\,,\,\,x_2=\frac{1+\sqrt{5}}{2}\,\,,\,\,x_3=\frac{1-\sqrt{5}}{2}$

 

Câu 2:   Ta có $f(n)=(n^2+n+1)^2+1=(n^2+1)^2+2n(n^2+1)+n^2+1=(n^2+1)((n+1)^2+1)$

 

Khi đó  $a_n=\frac{f(1).f(3)...f(2n-1)}{f(2).f(4)...f(2n)}$

 

$=\frac{(1^2+1)(2^2+1)(3^2+1)...((2n-1)^2+1)((2n)^2+1)}{(2^2+1)(3^2+1)(4^2+1)(5^2+1)...((2n)^2+1)((2n+1)^2+1)}$

 

$=\frac{2}{(2n+1)^2+1}$

 

Suy ra  $\lim_{n \to \infty } n\sqrt{a_n}=\lim_{n \to \infty }\sqrt{\frac{2n^2}{(2n+1)^2+1}}=\frac{1}{\sqrt{2}}$
 




#735153 Cho $x,y,z$ là các số không âm. Chứng minh rằng: $4(xy+yz+zx)...

Đã gửi bởi phuc_90 on 30-09-2022 - 13:40 trong Tài liệu, chuyên đề, phương pháp về Số học

Gợi ý, áp dụng BĐT Cauchy - Schwarz :  $(ab+cd)^2 \leq (a^2+c^2)(b^2+d^2)$




#731067 $ P(-x^{2}-x-1)=x^{4}+2x^{3}+2022x^{2...

Đã gửi bởi phuc_90 on 09-10-2021 - 21:07 trong Đa thức

Tìm tất cả các đa thức thỏa mãn với mọi x thuộc R, biết: $ P(-x^{2}-x-1)=x^{4}+2x^{3}+2022x^{2}+2021x+2019 $

 

 

Đặt $G(x)=-x^2-x-1$

 

Từ giả thiết ta có $P(-x^2-x-1)=(x^2+x+1-1)(x^2+x+1+2020)+2019\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$

 

$\Rightarrow P(G(x))=(-G(x)-1)(-G(x)+2020)+2019=(G(x))^2-2019G(x)-1\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$

 

Giả sử $P(x)$ có bậc là $n$ và đa thức $H(x)$ có bậc $n-3$ sao cho $P(x)=x^3H(x)+x^2-2019x-1\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$   (*)

 

Khi đó, $(G(x))^2-2019G(x)-1=P(G(x))=(G(x))^3H(G(x))+(G(x))^2-2019G(x)-1\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$

 

$\Rightarrow (G(x))^3H(G(x))=0\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$

 

Ta thấy $-x^2-x-1=-(x+\frac{1}{2})^2-\frac{3}{4}<0\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$

 

Suy ra đa thức $G(x)=-x^2-x-1$ luôn khác 0 với mọi $x\in \mathbb{R}$

 

Từ đó suy ra $H(G(x))=0\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$, điều này dẫn đến đa thức $H(x)$ có bậc $n-3$ nhưng có vô số nghiệm trong $\mathbb{R}$

 

Suy ra $H(x)=0\,\,,\,\,\forall x\in \mathbb{R}$, từ (*) suy ra được $P(x)=x^2-2019x-1$ chính là đa thức cần tìm




#730127 Đề thi thử đội tuyển THPT Ngô Gia Tự 2021 -2022

Đã gửi bởi phuc_90 on 04-09-2021 - 18:12 trong Thi HSG cấp Tỉnh, Thành phố. Olympic 30-4. Đề thi và kiểm tra đội tuyển các cấp.


Ngày 2

 

8. Cho $n$ là một số nguyên dương. Hãy tìm số nguyên $k$ nhỏ nhất với tính chất sau:

Với mọi số thực $a_1,...,a_d$ sao cho $a_1+a_2+...+a_d=n$ và $0\le a_i\le 1$ $(i=\overline{1,d})$, ta luôn có thể chia $d$ số trên thành $k$ nhóm, và tổng các số trong mỗi nhóm không lớn hơn $1$.

 

 

Trước tiên ta đặt $S_d=\{a_1,a_2,...,a_d\}$ và $sumS_d=a_1+a_2+...+a_d$

 

Giả sử với $d$ số đã cho như trong đề bài, ta luôn có thể chia $d$ số đó thành $k$ nhóm mà tổng các số trong mỗi nhóm không lớn hơn $1$

 

Gọi các nhóm đó là $S_1, S_2,...,S_k$ với $sumS_i \leq 1$ $(i=\overline{1,k})$

 

Từ đó ta có thể suy ra $S_d=\bigcup_{i=1}^{k}S_i$ suy ra $n=sumS_d=\sum_{i=1}^{k}sumS_i \leq k$

 

Từ những điều trên ta thấy $k=n$ là số nguyên nhỏ nhất thỏa mãn đề bài

 

Bây giờ với $k=n$ ta sẽ chứng minh tồn tại cách chia $d$ số thỏa $a_1+a_2+...+a_d=n$ và $0\le a_i\le 1$ $(i=\overline{1,d})$ thành $n$ nhóm sao cho tổng các số trong mỗi nhóm không lớn hơn $1$ (*)

 

Với $n=1$ thì hiển nhiên có 1 nhóm thỏa đề bài đó là $\{a_1,a_2,...,a_d\}$

 

Giả sử điều này đúng với $n=k$, khi đó với $a_1+a_2+...+a_d=k+1>k$ (**)

 

Khi đó tồn tại tổng $a_{i_1}+a_{i_2}+...+a_{i_q}$ là tổng nhỏ hơn $1$ lớn nhất với số phần tử của tổng bé hơn $d$

 

Điều này dẫn đến $2\geq a_{i_1}+a_{i_2}+..+a_{i_q}+a_{i_{q+1}}>1$, đặt $b=a_{i_1}+a_{i_2}+..+a_{i_q}+a_{i_{q+1}}-1$ suy ra $0<b\leq 1$

 

 

Khi đó (**) trở thành $a_1+a_2+...+b+...+a_d=k$, theo giả thiết qui nạp thì ta có thể chia thành $k$ nhóm mà tổng các số trong mỗi nhóm không lớn hơn $1$

 

Giả sử $b\in S_i$, ta bỏ phần tử $b$ ra khỏi tập $S_i$ rồi lập thành 2 tập mới đó là $S'_i=S_i\setminus b$ và $K=\{a_{i_1},a_{i_2},...,a_{i_q}\}$

 

Rõ ràng các tập này có $sumS'_i\leq 1$ và $sumK\leq 1$ và $S_d=S_1\bigcup S_2 \bigcup ... \bigcup S'_i \bigcup K \bigcup ... \bigcup S_k$

 

hay $S$ được chia thành $k+1$ nhóm con mà tổng các số của mỗi nhóm không lớn hơn $1$




#730126 Đề thi thử đội tuyển THPT Ngô Gia Tự 2021 -2022

Đã gửi bởi phuc_90 on 04-09-2021 - 17:26 trong Thi HSG cấp Tỉnh, Thành phố. Olympic 30-4. Đề thi và kiểm tra đội tuyển các cấp.


Ngày 2

 

5. Cho ba số thực $x$, $y$, $z$ là 3 số thực không âm thỏa mãn $x^{2}+y^{2}+z^{2}=1$. Chứng minh:

$T= \frac{x}{1-yz}+\frac{y}{1-zx}+\frac{z}{1-xy}$ chỉ có thể nhận tối đa 2 giá trị nguyên. Tìm các bộ $(x,y,z)$ để $T$ đạt giá trị tại 2 giá trị nguyên này

 

Ta có $2-2x+2xyz=1+x^2+y^2+z^2-2x+2xyz=(x-1)^2+y^2+z^2+2xyz \geq 0$ $\Rightarrow x(1-yz)\leq 1$

 

Khi đó $\frac{x}{1-yz}=\frac{x^2}{x(1-yz)}\geq x^2$

 

Lập luận tương tự ta cũng có $\frac{y}{1-zx}=\frac{y^2}{y(1-zx)}\geq y^2$  và  $\frac{z}{1-xy}=\frac{z^2}{z(1-xy)}\geq z^2$

 

Suy ra $P\geq x^2+y^2+z^2=1$

 

Ta lại có $2-2yz\geq 2-(y^2+z^2)=1+x^2=\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+x^2\geq \frac{4}{\sqrt[4]{27}}\sqrt{x}$ $\Rightarrow \frac{x}{1-yz}\leq \frac{\sqrt[4]{27}}{2}\sqrt{x}$

 

Lập luận tương tự ta cũng có $\frac{y}{1-zx}\leq \frac{\sqrt[4]{27}}{2}\sqrt{y}$ và $\frac{z}{1-xy}\leq \frac{\sqrt[4]{27}}{2}\sqrt{z}$

 

Suy ra $P\leq \frac{\sqrt[4]{27}}{2}(\sqrt{x}+\sqrt{y}+\sqrt{z})$

 

Theo bất đẳng thức C-S thì $\sqrt{x}+\sqrt{y}+\sqrt{z}\leq \sqrt{3(x+y+z)}\leq \sqrt{3\sqrt{3(x^2+y^2+z^2)}}=\sqrt[4]{27}$

 

Suy ra $P\leq \frac{3\sqrt{3}}{2}<3$

 

Vậy $P$ chỉ nhận tối đa 2 giá trị nguyên là $1$ và $2$

 

Khi $P=1$ thì ta dễ dàng tìm được bộ $(x,y,z)$ thỏa mãn giá trị của P đó là $(1,0,0), (0,1,0),(0,0,1)$

 

Khi $P=2$ thì ta tìm được bộ $(x,y,z)$ đó là $(\sqrt{1-2t^2}, t, t)$ và các hoán vị của nó

 

trong đó $t$ chính là nghiệm của phương trình $8t^8-20t^6-8t^5+20t^4+16t^3-9t^2-8t+3=0$

 

Note:   Phương trình trên có 2 nghiệm thực $t_1\approx 0,351078$ và $t_2\approx 0,692448$




#730221 $|a_{m}-a_{n}| \geq \frac{1}...

Đã gửi bởi phuc_90 on 07-09-2021 - 18:37 trong Dãy số - Giới hạn

Chứng minh rằng tồn tại dãy số $(a_{n})$ thỏa mãn:
$i) \exists c_{1},c_{2} \in \mathbb{R}: c_{1} \leq a_{n} \leq c_{2} \forall n \in \mathbb{N}^{*};$
$ii) \forall m,n \in \mathbb{N}^{*},m \neq n, |a_{m}-a_{n}| \geq \frac{1}{m-n}.$

 

Với mọi số thực $t\geq 2$ ta có $t+\frac{1}{t}-\frac{5}{2}=\frac{(t-2)(2t-1)}{2t}\geq 0$ nên $t+\frac{1}{t}\geq \frac{5}{2}$  (*)

 

Bổ đề :  Với $\frac{m}{n}\geq 2$ hoặc $m<n$ thì $\left | \frac{2}{m}-\frac{2}{n} \right |\geq \frac{1}{m-n}$

 

Thật vậy, với $\frac{m}{n}\geq 2$ ta có $(m-n)\left | \frac{2}{m}-\frac{2}{n} \right |=2(m-n)\frac{|n-m|}{mn}=2(m-n)\frac{-(n-m)}{mn}=2\left ( \frac{m}{n}+\frac{n}{m}-2 \right )$

 

Theo BĐT (*) ta có $\frac{m}{n}+\frac{n}{m}\geq \frac{5}{2}$ suy ra $(m-n)\left | \frac{2}{m}-\frac{2}{n} \right |\geq 1$

 

hay $\left | \frac{2}{m}-\frac{2}{n} \right |\geq \frac{1}{m-n}$

 

Còn trường hợp $m<n$ thì $\left | \frac{2}{m}-\frac{2}{n} \right |> 0> \frac{1}{m-n}$

 

Vậy bổ đề được chứng minh hoàn toàn

 

Bây giờ, với mọi số nguyên dương $n$ ta có $0<\frac{2}{n}\leq 2$

 

Đặt $a_n=\frac{2}{n}$ thì $(a_n)_{n\in \mathbb{N^*}}$ là dãy bị chặn và đặt $n_k=2k, \forall k\in \mathbb{N^*}$

 

Theo bổ đề trên thì dãy con $(a_{n_k})_{k\in \mathbb{N^*}}$ của $(a_n)_{n\in \mathbb{N^*}}$ chính là dãy cần tìm.

 

Note: $n_{k_i} > n_{k_j}$ thì $\frac{n_{k_i}}{n_{k_j}}\geq 2$