Η αλήθεια είναι ότι μας στρίμωξες πολύ άγρια με το αντι-παράδειγμα της f(x)=-1/x. Τόσο εμένα, όσο και τον καθηγητή που μου έδωσε την εν λόγω λύση...
Ξεκινώντας με ένα γεγονός, το σίγουρο είναι ότι η μεθοδολογία αυτή δεν δίνει πάντα (σωστό) αποτέλεσμα. Το αντι-παράδειγμα σου δεν έχει λάθος και το μόνο βέβαιο είναι ότι, στη συγκεκριμένη περίπτωση, η μέθοδος οδηγεί σε λάθος αποτέλεσμα.
Ας γυρίσουμε στο Δ3 όμως. Η g(x) είναι παραγωγίσιμη στο (ξ,χ), υποσύνολο του R. Από το ΘΜΤ, στο διάστημα [ξ,χ], προέκυψε ότι υπάρχει g'(κ)=[g(x)-g(ξ)]/[χ-ξ]. Το ΘΜΤ ορίζει ότι η εξίσωση αυτή θα έχει τουλάχιστον μία λύση, στο διάστημα (ξ,χ) (την κ). Επίσης, η σχέση αυτή ισχύει για κάθε χ, με την g'(κ) να αλλάζει αριθμητική τιμή, καθώς το χ κινείται στο R. Άμα δώσω αριθμητική τιμή στο χ=1.000.000, θα υπάρχει κ<1.000.000 που θα επαληθεύει την εξίσωση. Άμα δώσω χ=1.000.000^2, και πάλι θα έχω λύση. Όσο και να αυξάνω απεριόριστα το χ, θα υπάρχει πάντα λύση στην εξίσωση.
Θεωρώ συνάρτηση k(x)=[g(x)-g(ξ)]/[χ-ξ] και ψάχνω να βρω το όριο της στο +[FONT="]∞[/FONT]. Έχω το δικαίωμα αυτό, καθώς το πεδίο ορισμού της k(x) είναι το R-{ξ}.
Επομένως, καθώς το χ αυξάνεται απεριόριστα (τείνει στο +[FONT="]∞[/FONT]), η συνάρτηση k(x) παίρνεις μια οριακή τιμή w (η οποία μπορεί να είναι αριθμός στο R ή [FONT="]∞[/FONT]). Την ίδια στιγμή, η παράσταση g'(κ) παίρνει την ίδια τιμή w. Επομένως η έννοια του ορίου στο +[FONT="]∞[/FONT] έχει νόημα.
Πίσω στην συνάρτηση f(x)=-1/x. ΘΜΤ στο [1,χ].
f'(κ)=[f(x)-f(1)]/[x-1]=[-1/x-1]/[x-1]=[1+1/x]/[1-x]. Παίρνοντας το όριο στο +[FONT="]∞ [/FONT]παρατηρούμε ότι ισούται με 0 (1/-[FONT="]∞[/FONT] ).
Λύνοντας ως προς f(x) και παίρνοντας το όριο στο +[FONT="]∞[/FONT] δημιουργείται απροσδιοριστία της μορφής (0)(+[FONT="]∞[/FONT]).
Σίγουρα υπάρχει κάτι μπαγκό, άμα επιχειρήσουμε ΘΜΤ στην f(x) και πάρουμε όριο στο +[FONT="]∞[/FONT]. Ίσως να είναι αυτό.
Όσον αφορά την άσκηση αυτή, καθώς και άλλες που έχω λύσει με αυτή τη μεθοδολογία, είχαν δύο κοινά στοιχεία:
1ον Σε υποερώτημα, πριν αυτό το ορίου, ζητούσαν να βρεθεί η κυρτότητα (Δ1). Συγκεκριμένα, η πρώτη παράγωγος έβγαινε γνησίως μονότονη συνάρτηση (δεν υπήρχαν ακρότατα στην πρώτη παράγωγο).
2ον Αν η συνάρτηση ήταν κυρτή, ζητούνταν όριο στο +[FONT="]∞[/FONT]. Αν ήταν κοίλη, στο -[FONT="]∞[/FONT].
Αυτό φαίνεται να έχει σημασία διότι:
Βρήκαμε ότι η g'(ξ)=0 και ότι g'(x) είναι γνησίως αύξουσα. Άρα η g'(x) δεν μπορεί να έχει ασύμπτωτη στο +[FONT="]∞[/FONT] την y=0. (Αποδεικνύεται και
ίσως να το έχει και ο Παπαδάκης).
Διευκρινίζοντας, απλώς, το πρόσημο της παραγώγου και λύνοντας ως προς g(x), μπορείς να πάρεις όριο στο [FONT="]∞[/FONT], αφού η κυρτότητα σου έχει εξασφαλίσει ότι η g' δεν τείνει σε (θετικό ή αρνητικό) μηδέν. Άρα, δεν δημιουργείται απροσδιοριστία και το όριο βγαίνει σωστά.
Ενδέχεται να χρειάζεται να προστεθεί η απόδειξη με την κυρτότητα.
Ωστόσο, σε περιπτώση που το πρόσημο της δεύτερη παραγώγου συμφωνεί με το πρόσημο του απείρου, στο όριο, η λύση που βγαίνει είναι σωστή. Σε κάθε άλλη περίπτωση...
Θεωρείται, λοιπόν, η g'(κ) συνάρτηση? Δεν ξέρω... 4 μήνες τώρα την μεταχειριζόμουν ως αριθμό. Η αλήθεια είναι ότι είναι πολύ ευκολότερο να το χρησιμοποιήσεις ως αριθμό, παρά ως συνάρτηση διπλής μεταβλητής. Ειδικά άμα σκεφτείς ότι δεν είχαμε αντιπαράδειγμα, όπως αυτό που έδωσες.