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[No Resuelto] Sin fecha (creo que es año 02/03)

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$$\textrm{Sea f:[0,+ \infty) \rightarrow \mathbb{R}$}[\Tex]\textrm{ una funcion continua y positiva tal que:}}$$

\(\textrm{ \lim_{x \rightarrow +\infty}f(x)= a > 0$}\) \(\textrm{Demostrar que }\)

$$\textrm{ \lim_{x \rightarrow +\infty}\frac{1}{x}$}\int_{0}^{x}f(t)dt = a}$$

no se me ocurre mucho...solo habia pensado separar la integral, por que metiendo dentro de la int. el 1/x tenia problemas en el 0.

$$\textrm{\int_{0}^{\infty}\frac{1}{x}f(t)dt = \int_{0}^{1}\frac{1}{x}f(t)dt+\int_{1}^{\infty}\frac{1}{x}f(t)dt$}$$
ademas probe sacando el 1/x afuera integrando con el /sin el 1/x y no sale nada..

no se...ya no se cmo seguir....

una pregunta: el teorema del valor medio para integrables solo sirve para un intervalo \(\textrm{c \in(a,b)$}\)en donde
\(\textrm{b \neq \infty$ }\) o para a ( en otro caso)

Lo que se me ocurre es plantear lo siguiete:
\(a=\int_0^x \frac{a}{x}dt\).
Una vez que te das cuenta de eso escribis:
\(\int_0^x \frac{f(t)}{x}dt-a=\int_0^x \frac{f(t)-a}{x}dt\).
Lo unic que falta hacer es meter modulo y acotar, separando en 2 cachos la integral, usando que f tiende a a.

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Quimey

Sale usando L'hopital. Aunque creo que apuntaban mas a lo que hizo quimey porque es un final y pedia demostrar. que se yo....mejor aprender a acotar que a usar L'hopital.

Sale por L'Hopital, pero hay que probar primero que \(\int_{0}^{+\infty}f(t)\,dt\eq=+\infty\). Esto no es muy difícil de probar, pues, al ser \(\lim_{x\rightarrow +\infty}f(x)\eq=a>0\implies \forall \epsilon>0,\exists N>0:\forall x\geq N, |f(x) -a|<\epsilon\)
O sea, sacás \(a-\epsilon <f(x) <a+\epsilon\)
Tomando \(\epsilon \eq=\frac{a}_{2}\) tenés:
\(\frac{a}{2}<f(x)\) para \(x\geq N\). Pero: \(0<\frac{a}{2}\implies \int_{N}^{+\infty} \frac{a}{2}\eq=+\infty \implies \int_{N}^{+\infty} f(x)\,dx\eq=+\infty\). Como \(f\) era continua sobre \([0,+\infty)\), el resultado se extiende \(\int_{0}^{+\infty} f(x)\,dx\eq=+\infty\).
Y ahora si estás en condiciones de L'Hopital...(necesitás tener \(\frac{\infty}{\infty},\;\frac{0}{0}\) para aplicarlo... realmente suena horrible esto que escribí)
De igual manera, ¿qué diría el teorema del valor medio?
\(\exists c\in (0,x)\) tal que \(\int_{0}^{x}f(t)\,dt\eq=f(c)\cdot x\)
Luego...
\(\frac{1}{x}\int_{0}^{x}f(t)\,dt\eq=f(c)\)(!!!)
y como que ahora se ve un poco mejor que \(f(c)\rightarrow a\) cuando \(x\rightarrow +\infty\)...¿no? Podés trabajar por acá el ejercicio.
Jajajaja, el teorema del Valor medio. Sabía que si posteaba Juan, era el teorema del Valor Medio. Por eso entré(en broma, Juan)
Saludos, y mirá por cualquiera de las 3 sugerencias

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I offer her that kernel of myself that I have saved, somehow; the central heart that deals not in words, traffics not with dreams and is untouched by time, by joy, by adversities

(muchos meses después...)

exequiel131719 escribió:

De igual manera, ¿qué diría el teorema del valor medio?
\(\exists c\in (0,x)\) tal que \(\int_{0}^{x}f(t)\,dt\eq=f(c)\cdot x\)
Luego...
\(\frac{1}{x}\int_{0}^{x}f(t)\,dt\eq=f(c)\)(!!!)
y como que ahora se ve un poco mejor que \(f(c)\rightarrow a\) cuando \(x\rightarrow +\infty\)...¿no? Podés trabajar por acá el ejercicio.
Jajajaja, el teorema del Valor medio. Sabía que si posteaba Juan, era el teorema del Valor Medio. Por eso entré(en broma, Juan)
Saludos, y mirá por cualquiera de las 3 sugerencias

Yo lo hice por teo. del valor medio también, pero no entiendo cómo justificar que \(f(c)\rightarrow a\) cuando \(x\rightarrow +\infty\). Osea, sabemos que \(0<c<x\), pero c podría seguir siendo chico cuando \(x\rightarrow +\infty\), no? No es un sandwich este y no veo cómo justificar que \(c\rightarrow +\infty\).

Gracias, espero que puedan contestar antes del martes que rindo xD.