A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. Előző közleményünkben láttuk, hogy bizonyos egyenlőtlenségek helyessége geometriailag nyilvánvaló abból, hogy valamely függvény görbéje (alulról nézve) konvex, ill. konkáv. Egyszerűbb függvényeknél ezt könnyű a függvény grafikus ábrázolása alapján megállapítani. Nézzük pl. a függvényt. Ennek csak pozitív értékekre van értelme. Görbéje egy vízszintes tengelyű parabola felső fele, tehát (alulról) konkáv görbe. A függvényt viszont ugyanennek a parabolának az alsó fele ábrázolja, tehát konvex görbe. A függvény ábrázolásánál a nagyon kis abszolút értékű számoknál kell sűrűn számítani függvényértéket, hogy kellően megbízható görbét rajzolhassunk. Ekkor azt vesszük észre, hogy az értékhez közeledve a görbe balról is, jobbról is hozzásímul az -tengely felső feléhez. Így a negatív -ekre is konkáv a görbe, pozitív -ekre is, de nem mondhatjuk azt, hogy az egész görbe konkáv, mert az helyen csúcsa van. A függvénynek ismét csak pozitív -ekre van értelme és ilyenekre domború görbe ábrázolja, mely az -tengely közelében hozzásimul az -tengelyhez. Az görbe képe, mint tudjuk, egyenlőszárú hiperbola, melynek két ága nagy abszolút értékű -ekre az -tengelyhez símul; 0-hoz közeli negatív -ekre az -tengely alsó, pozitívokra a felső feléhez simul. A negatív -ekhez tartozó görbeág konkáv, a pozitív -ekhez tartozó konvex. Lényegében ugyanez a helyzet az függvénnyel is, csak annyi a különbség, hogy annak a görbéje az -tengelyhez sokkal gyorsabban közeledik, az -tengelyhez viszont sokkal lassabban, mint az görbe. Ez azonban nem változtat azon, hogy a görbe domború, ill. homorú. A görbéje és -é is negatív -ekre az -tengelyhez símul, 0-nál az értéke 1, pozitív -ekre pedig egyre rohamosabban növekszik. A két függvénygörbe egészen hasonló menetű; csak a mindenütt erősebben növekszik, mint a . Hasonló a görbéje minden 1-nél nagyobb alapszám hatványait ábrázoló görbének is. Minél közelebb van az alapszám 1-hez, annál kevésbbé meredeken fog emelkedni a függvény. Az 1 alapszámnak minden hatványa is, 1. Az függvényt tehát egy vízszintes egyenes szemlélteti. Ha viszont az alapszám 1-nél kisebb pozitív szám, akkor a pozitív hatványai közelednek 0-hoz, negatív hatványai pedig minden határon túl nőnek, ha a kitevő abszolút értékét minden határon túl növeljük. A görbék most az 1-nél nagyobb alapokhoz tartozó görbék tükörképei az -tengelyre. Az összes ilyen görbék konvexek. A lg görbéje kis pozitív -eknél nagy abszolút értékű negatív értékektől meredeken emelkedik, -nél átmetszi az tengelyt, azután egyre kevésbbé meredeken emelkedik tovább. A görbe mindenütt konkáv. A és függvényt hullámok ábrázolják. A hullámhegyek konkávok, a völgyek konvexek. Így az előbbi a , a , általában a intervallumokban konkáv, a , , általában a intervallumokban konvex; utóbbi függvény pedig a , és általában a intervallumokban konkáv, a , és általában a intervallumokban konvex (, , , ). Különleges szerepe van domborúság szempontjából az alakú függvényeknek, hiszen ezeket egyenes ábrázolja, tehát se nem domborúak, se nem homorúak. Tágabb értelemben viszont konvexnek is, konkávnak is tekinthetjük ezeket. Más függvény nem is bírhat ezzel a tulajdonsággal, csak aminek egyenes a képe. |