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Temario Bloque

Teorema de Rolle

Manuel Veloso
Cofundador
19 de diciembre 2024

Teorema de Rolle

El teorema de Rolle nos permite determinar si una función presenta un extremo (máximo o mínimo) en un intervalo.

Sea Teorema de Rolle una función:

  • Continua en el intervalo Teorema de Rolle
  • Derivable en el intervalo Teorema de Rolle
  • Teorema de Rolle

Entonces, existe un punto que pertenece al intervalo Teorema de Rolle en el que:

Teorema de Rolle

Es decir, si en un intervalo la función es continua, derivable y el valor inicial y el final son iguales, obligatoriamente habrá un punto en el cual la pendiente es nula (máximo o mínimo). Lo mostramos con un dibujo.

Teorema de Rolle

Es igual en el caso de un mínimo.

 

Ejercicios resueltos.

1. Verifica que la función Teorema de Rolle satisface las hipótesis del teorema de Rolle en el intervalo Teorema de Rolle

Solución

Debemos comprobar que la función cumple las condiciones del teorema de Rolle en el intervalo Teorema de Rolle

La función deber ser continua y derivable en el intervalo Teorema de Rolle

Teorema de Rolle

Efectivamente la función es continua y derivable (es un polinomio).

Sin embargo, el valor en los extremos del intervalo no coincide.

Teorema de Rolle
Teorema de Rolle
Teorema de Rolle

La función no satisface las hipótesis del teorema de Rolle y no podremos confirmar si existe un valor c que pertenece al intervalo, en el que Teorema de Rolle.

2. Verifica que la función Teorema de Rolle satisface las hipótesis del teorema de Rolle en los intervalos Teorema de Rolle y Teorema de Rolle. En caso afirmativo, encuentra los valores c tales que Teorema de Rolle.

Solución

Debemos comprobar que la función cumple las condiciones del teorema de Rolle en ambos intervalos. Recordamos que el teorema dice que:

Sea Teorema de Rolle una función:

Continua en el intervalo Teorema de Rolle

Derivable en el intervalo Teorema de Rolle

Teorema de Rolle

Entonces existe un punto que pertenece al intervalo en el que:

Teorema de Rolle

Comprobamos en Teorema de Rolle

La función es continua y derivable en el intervalo. Comprobamos si se cumple que Teorema de Rolle.

Teorema de Rolle
Teorema de Rolle

Se cumple el Teorema de Rolle.

Comprobamos en Teorema de Rolle

La función es continua y derivable en el intervalo. Comprobamos si se cumple que .

Teorema de Rolle
Teorema de Rolle

Se cumple el Teorema de Rolle.

Se cumple el teorema en ambos intervalos. Por tanto, existirá un valor c en cada intervalo, en el que la derivada es igual a cero. 

Los calculamos:

Teorema de Rolle
Teorema de Rolle

El valor Teorema de Rolle pertenece al intervalo Teorema de Rolle.

El valor Teorema de Rolle pertenece al intervalo Teorema de Rolle.

3. ¿Es aplicable el teorema de Rolle a la función Teorema de Rolle en el intervalo Teorema de Rolle?

Solución

En primer lugar, deshacemos el valor absoluto:

Teorema de Rolle

Estudiamos si se cumplen las hipótesis del teorema de Rolle:

Teorema de Rolle es continua en el intervalo Teorema de Rolle.

Estudiamos la continuidad en el punto en el que puede presentar problemas: Teorema de Rolle.

Teorema de Rolle

La función es continua en Teorema de Rolle y, por tanto, en todo el intervalo Teorema de Rolle

Teorema de Rolle es derivable en el intervalo Teorema de Rolle.

Estudiamos la derivabilidad en el punto en el que puede presentar problemas: Teorema de Rolle.

Teorema de Rolle
Teorema de Rolle

La función no es derivable en Teorema de Rolle.

La función no es derivable en el intervalo. No se cumple el teorema de Rolle.

4. Probar que la ecuación Teorema de Rolle tiene una única solución utilizando el teorema de Rolle.

Solución

Si analizamos la función podemos ver que:

Teorema de Rolle

La función muy a la izquierda es negativa y muy a la derecha es positiva. Además, tiene grado tres. Por tanto, para cumplir con los signos debe cortar al eje o una o tres veces. Es decir, tendrá o una o tres soluciones. No puede tener dos.

Teorema de Rolle

Ya hemos demostrado que no puede tener dos soluciones. Para demostrar que solo tiene una y no tres soluciones, utilizamos la reducción al absurdo. 

La reducción al absurdo consiste en dar por verdadera una hipótesis. Si al desarrollarla, llegamos a una contradicción, implica que la hipótesis de la que partimos no es verdadera.

Partiremos de la hipótesis de que la función tiene tres soluciones reales, si llegamos a un absurdo, esta hipótesis de partida será nula y la función solo podrá tener una solución.

Si la función tiene tres soluciones, hay tres valores para los cuales:

Teorema de Rolle

Además, como la función es continua y derivable (polinomio) en todo su dominio. Se cumplirá el Teorema de Rolle y deben existir dos puntos distintos para los cuales la derivada sea cero.

Teorema de Rolle

Sin embargo, al intentar resolver la ecuación, comprobamos que la ecuación no tiene soluciones reales. Por tanto, llegamos a una contradicción. La hipótesis de partida es nula. La función no puede tener tres soluciones.

Por tanto, la función tiene una solución única.

Video complementario