Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Tussenwaardestelling
In de reëelwaardige analyse stelt de tussenwaardestelling dat een reële functie
f
{\displaystyle f}
, continu in een gesloten interval
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
, alle mogelijke waarden tussen
f
(
a
)
{\displaystyle f(a)}
en
f
(
b
)
{\displaystyle f(b)}
aanneemt. Dat heeft de volgende twee gevolgen:
Het beeld van een interval van een continue functie is zelf ook weer een interval.
De stelling van Bolzano : Een continue functie, die op een interval zowel een negatieve als een positieve waarde aanneemt, heeft op dat interval een nulpunt .
De tussenwaardestelling kan op twee manieren worden geformuleerd.
Tussenwaardestelling voor een waarde
Zij
f
{\displaystyle f}
een continue reëelwaardige functie op het interval
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
en
γ
{\displaystyle \gamma }
een getal tussen
f
(
a
)
{\displaystyle f(a)}
en
f
(
b
)
{\displaystyle f(b)}
, dus
f
(
a
)
≤
γ
≤
f
(
b
)
{\displaystyle f(a)\leq \gamma \leq f(b)}
, indien
f
(
a
)
≤
f
(
b
)
{\displaystyle f(a)\leq f(b)}
of
f
(
b
)
≤
γ
≤
f
(
a
)
{\displaystyle f(b)\leq \gamma \leq f(a)}
, indien
f
(
b
)
≤
f
(
a
)
{\displaystyle f(b)\leq f(a)}
.
Dan bestaat er een
c
∈
[
a
,
b
]
{\displaystyle c\in [a,b]}
met
f
(
c
)
=
γ
{\displaystyle f(c)=\gamma }
.
In het speciale geval dat
γ
=
0
{\displaystyle \gamma =0}
is het de stelling van Bolzano.
Tussenwaardestelling voor een interval
Zij
[
a
,
b
]
{\displaystyle [a,b]}
en
f
{\displaystyle f}
als boven. Dan komen alle waarden tussen
f
(
a
)
{\displaystyle f(a)}
en
f
(
b
)
{\displaystyle f(b)}
in
f
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle f([a,b])}
voor:
[
f
(
a
)
,
f
(
b
)
]
⊆
f
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle [f(a),f(b)]\subseteq f([a,b])}
, indien
f
(
a
)
≤
f
(
b
)
{\displaystyle f(a)\leq f(b)}
of
[
f
(
b
)
,
f
(
a
)
]
⊆
f
(
[
a
,
b
]
)
{\displaystyle [f(b),f(a)]\subseteq f([a,b])}
, indien
f
(
b
)
≤
f
(
a
)
{\displaystyle f(b)\leq f(a)}
De functie
f
(
x
)
=
x
2
{\displaystyle f(x)=x^{2}}
is continu op
[
0
,
2
]
{\displaystyle [0,2]}
. Inderdaad is bij iedere
0
≤
c
≤
4
{\displaystyle 0\leq c\leq 4}
een
0
≤
x
≤
2
{\displaystyle 0\leq x\leq 2}
te vinden met
f
(
x
)
=
c
{\displaystyle f(x)=c}
, namelijk
x
=
c
{\displaystyle x={\sqrt {c}}}
.