Derivabilità funzione integrale con parametro
Buonasera a tutti, spero mi possiate aiutare. Allora sono inciampata su questo esercizio e nonostante io mi stia scervellando con teoremi di calcolo fondamentale e continuità e derivabilità non riesco a venirne a capo.
L'esercizio recita così:
"Scegliere il parametro a in modo che la funzione $f(x)$ sia derivabile in $x_0 =0$ ."
$ f(x)={(ax, if x<=0),(int_(0)^(2x(e^x))log^7(t+e^2)dt, if x> 0):} $
Prima di tutto, secondo quello che ho capito devo prima verificare che la funzione sia continua nell'intorno di $x_0 =0$ , per fare ciò bisognerebbe che il limite destro e sinistro delle due funzioni coincidessero. E già qui comincio a non capire che cosa fare della funzione integrale. Poi una volta stabilito che è continua dovrei capire se è derivabile, perchè la continuità è condizione necessaria ma non sufficiente. Per fare ciò devo studiare il limite destro e sinistro del rapporto incrementale (potrei usare la derivata, ma c'è il discorso che non sempre potrebbero tornare cose giuste e quindi lascio stare, forse sbagliando), e vedere per quale valore di $a$ questi due limiti coincidono.
Mi rendo conto di aver confusione e per questo vi chiedo aiuto. Soprattutto per l'integrale che non so che farci.
Grazie in anticipo a chiunque mi aiuterà a ragionare.
ps se poi una volta risolto mi proponeste altri esercizi simili per esercitarmi ne sarei felice.
L'esercizio recita così:
"Scegliere il parametro a in modo che la funzione $f(x)$ sia derivabile in $x_0 =0$ ."
$ f(x)={(ax, if x<=0),(int_(0)^(2x(e^x))log^7(t+e^2)dt, if x> 0):} $
Prima di tutto, secondo quello che ho capito devo prima verificare che la funzione sia continua nell'intorno di $x_0 =0$ , per fare ciò bisognerebbe che il limite destro e sinistro delle due funzioni coincidessero. E già qui comincio a non capire che cosa fare della funzione integrale. Poi una volta stabilito che è continua dovrei capire se è derivabile, perchè la continuità è condizione necessaria ma non sufficiente. Per fare ciò devo studiare il limite destro e sinistro del rapporto incrementale (potrei usare la derivata, ma c'è il discorso che non sempre potrebbero tornare cose giuste e quindi lascio stare, forse sbagliando), e vedere per quale valore di $a$ questi due limiti coincidono.
Mi rendo conto di aver confusione e per questo vi chiedo aiuto. Soprattutto per l'integrale che non so che farci.
Grazie in anticipo a chiunque mi aiuterà a ragionare.
ps se poi una volta risolto mi proponeste altri esercizi simili per esercitarmi ne sarei felice.
Risposte
Grazie mille dei suggerimenti, devo dire che forse ci sono...forse.
Allora ho provato a svolgere l'esercizio, e la prima parte, che dimostra la continuità della funzione, se l'ho svolta bene devo dire è piuttosto semplice, bastava capire bene il teorema sulla continuità. Però è giusto che il parametro mi scompaia?
$ lim_(x -> 0^-) f(x)=lim_(x→0^-) αx=0 $
é corretto?
$ lim_(x -> 0^+) f(x)=lim_(x→0^+) int_(0)^(2xe^x) log^7(t+e^2)dt=0 $
questo è ovvio per il fatto che l'integrale di da a ad a=0.
infine:
$ f(0)= 0 $
Quindi essendo dimostrata l'uguaglianza posso dire che la $f(x)$ è continua $ AA alpha in R $ , giusto?
Per quanto riguarda la derivabilità:
$ lim_(x -> 0^+) d/dx alpha x= lim_(x -> 0^+) alpha = alpha $ (qui non so bene come comportarmi)
$ lim_(x -> 0^-) d/dx int_(0)^(2x(e^x)) log^7(t+e^2)dt = lim_(x -> 0^-) 2e^x(1+x)log^7(x+e^2)=256 $
a questo punto dato che i due limiti devono essere uguali affinchè la funzione sia derivabile in $x_0=0$ dico che la $f(x)$ è derivabile per $ alpha = 256 $ ? ho paura di aver tirato degli sfondoni disumani, nel caso mi dispiace e mi scuso.
Allora ho provato a svolgere l'esercizio, e la prima parte, che dimostra la continuità della funzione, se l'ho svolta bene devo dire è piuttosto semplice, bastava capire bene il teorema sulla continuità. Però è giusto che il parametro mi scompaia?
$ lim_(x -> 0^-) f(x)=lim_(x→0^-) αx=0 $
é corretto?
$ lim_(x -> 0^+) f(x)=lim_(x→0^+) int_(0)^(2xe^x) log^7(t+e^2)dt=0 $
questo è ovvio per il fatto che l'integrale di da a ad a=0.
infine:
$ f(0)= 0 $
Quindi essendo dimostrata l'uguaglianza posso dire che la $f(x)$ è continua $ AA alpha in R $ , giusto?
Per quanto riguarda la derivabilità:
$ lim_(x -> 0^+) d/dx alpha x= lim_(x -> 0^+) alpha = alpha $ (qui non so bene come comportarmi)
$ lim_(x -> 0^-) d/dx int_(0)^(2x(e^x)) log^7(t+e^2)dt = lim_(x -> 0^-) 2e^x(1+x)log^7(x+e^2)=256 $
a questo punto dato che i due limiti devono essere uguali affinchè la funzione sia derivabile in $x_0=0$ dico che la $f(x)$ è derivabile per $ alpha = 256 $ ? ho paura di aver tirato degli sfondoni disumani, nel caso mi dispiace e mi scuso.
Ti ringrazio!
Sono felice mi torni. Penso sia importante acquisire sicurezza in matematica. Io speciamente se non sicura vado nel panico, e voi date una mano enorme ad acquisire sicurezza, complimenti!
Un'ultima domanda: il fatto di utilizzare il limite della derivata per verificare la derivabilità è sempre possibile? perchè è molto più semplice rispetto al rapporto incrementale, ad esempio a farlo con l'integrale non mi ci troverei bene.
Grazie ancora
Sono felice mi torni. Penso sia importante acquisire sicurezza in matematica. Io speciamente se non sicura vado nel panico, e voi date una mano enorme ad acquisire sicurezza, complimenti!
Un'ultima domanda: il fatto di utilizzare il limite della derivata per verificare la derivabilità è sempre possibile? perchè è molto più semplice rispetto al rapporto incrementale, ad esempio a farlo con l'integrale non mi ci troverei bene.
Grazie ancora

Si tutto molto più chiaro! Concludo chiedendo se ho fatto bene un altro esercizio, simile al primo.
Mi si chiede sempre per quali vaori di a e b la $f(x)$ è continua e derivabile in $x_0=0$ :
$ f(x)={ ( x+1 if x<=0),( beta +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2) if x>0 ):} $
Ho studiato prima la continuità:
$ lim_(x -> 0^+) x+1=1 $
$ lim_(x -> 0^+) beta +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2)dt=beta $
$ f(0)={ ( 1 if x >= 0 ),( beta if x< 0 ):} $
A questo punto posso dire che la $f(x)$ è una funzione continua in $x_0=0$ per $beta=1$, giusto ?
Stabilito questo passo a studiare la derivabilità:
$ lim_(x -> 0^+) d/dx x+1=1 $
$ lim_(x -> 0^+) d/dx(1 +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2)dt)= lim_(x -> 0^+) alphasin^6((x+pi)/2)= alpha $
Dovendo essere i limiti uguali la $f(x)$ è derivabile in$x_0=0$ per $alpha=1$ e $beta=1$.
ok?
Mi si chiede sempre per quali vaori di a e b la $f(x)$ è continua e derivabile in $x_0=0$ :
$ f(x)={ ( x+1 if x<=0),( beta +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2) if x>0 ):} $
Ho studiato prima la continuità:
$ lim_(x -> 0^+) x+1=1 $
$ lim_(x -> 0^+) beta +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2)dt=beta $
$ f(0)={ ( 1 if x >= 0 ),( beta if x< 0 ):} $
A questo punto posso dire che la $f(x)$ è una funzione continua in $x_0=0$ per $beta=1$, giusto ?
Stabilito questo passo a studiare la derivabilità:
$ lim_(x -> 0^+) d/dx x+1=1 $
$ lim_(x -> 0^+) d/dx(1 +int_(0)^(alphax) sin^6((t+pi)/2)dt)= lim_(x -> 0^+) alphasin^6((x+pi)/2)= alpha $
Dovendo essere i limiti uguali la $f(x)$ è derivabile in$x_0=0$ per $alpha=1$ e $beta=1$.
ok?
Ho corretto il messaggio, mi sa che ho fatto degli "inserisci formula" a casaccio.
Comunque sì, ho riguardato la formula l'avevo proprio captata male, anche se il risultato è corretto alla fine.
Grazie ancora
gentilissimo
Comunque sì, ho riguardato la formula l'avevo proprio captata male, anche se il risultato è corretto alla fine.
Grazie ancora
