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¿Cómo probar que$\exp(x_1+x_2)=\exp(x_1)\exp(x_2)$?

En mi clase de análisis, cubrimos las propiedades de la función exponencial (a partir de ahora usamos$\exp$ en lugar de$e$). Una de las propiedades de$e$ es que$\exp(x_1+x_2)=\exp(x_1)\exp(x_2)$. En la escuela secundaria solo se asumió el conocimiento, pero ahora tenemos que demostrar que esta afirmación es realmente cierta, lo que está demostrando ser bastante difícil.

Supongo que uno tendría que calcular los derivados de ambos lados y ver si son iguales. Luego, si$f(0)=1$ podemos asumir que ambos lados de la ecuación son verdaderos.

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Paramanand Singh Puntos 13338

A partir de sus comentarios parece que se están utilizando la definición de $\exp(x) $ como la única solución a $f'(x) =f(x), f(0)=1$. Se puede demostrar que dicha solución debe ser distinto de cero para todos los $x$ (véase la segunda parte de esta respuesta). Por lo tanto $\exp(x) \neq 0$ para todos los $x$. Deje $a$ ser cualquier número real y considere la función $g$ definido por $g(x) =\exp(x+a) /\exp(x) $. Tenemos $$g'(x) =\frac{\exp (x) \exp(x+a) - \exp(x+a) \exp(x) } {(\exp(x)) ^2}=0$$ and thus $g$ is a constant. It follows that $g(x) =g(0)=\exp(un)$ and thus $$\exp(x+a) =\exp(x) \exp(a) $$ Now replace $x$ by $x_1$ and $a$ by $x_2$.


La técnica anterior no funciona si uno elige $$g(x) =\exp(x+a) - \exp(x) \exp(a) $$ because one can't see that $g'(x) =0$ in very obvious manner. But this can be done with some effort. Using above definition of $g$ one gets $g'(x) =g(x),g(0)=0$. Ideally when one studies the definition of exponential function as a solution of differential equation $f'(x) =f(x), f(0)=1$, a continuación, el primer paso es mostrar que si la solución existe, entonces debe ser único. Y que la singularidad se muestra en los siguientes:

Teorema: Si la función $g:\mathbb{R} \to\mathbb{R} $ satisface $g'(x) =g(x), g(0)=0$ entonces $g(x) =0$ para todos los valores de $x$.

Por el contrario, asumir que hay algo de $a$ tal que $g(a) \neq 0$ y considerar $$h(x) =g(a+x) g(a-x) $$ then $$h'(x) =g(a+x) g(a-x) - g(a+x) g(a-x) =0$$ so that $h$ is constant and $h(x) =h(0)=g(a)g(a)>0$ or in other words $g(a+x) g(a-x) >0$. Putting $x=a$ and noting that $g(0)=0$ we see that $0>0$ and this contradiction shows that $g(x) =0$ for all $x$ and we are done. The same proof can be used to show that $\exp(x) \neq 0$. We just need to consider $h(x) =\exp(x) \exp(-x) $.

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Otto.t Puntos 12

Si está familiarizado con el producto Cauchy$CP$, puede probar esto de la siguiente manera:

PS

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Pero Alex Puntos 9

Esta es una de las propiedades básicas de una función exponencial. Suponiendo que conoce la conexión básica entre este y el logaritmo natural, esto es que$ e^x $ es el inverso de$ \ln{x} $. Dicho esto, podemos escribir lo siguiente

PS

En última instancia, dado que el logaritmo natural y la función exponencial están fundamentalmente relacionados (trivialmente hablando uno a uno), concluimos que

PS

Tenga en cuenta que dicha prueba no utiliza derivados. Espero que eso ayude.

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