Final Exam of first Semester 1434-1435
Department of Mathematics
Level: 6
Article: Real Analysis-I (Math 3460)
Number of pages: 2
Time: 3 hours
Kingdom of Saudi Arabia
Ministry of Higher Education
University of Salman bin Abdul Aziz
Faculty of Science and Humanities Aflaj
Girls Section
Solve the following questions
Question 1: (20 Degree)
1- Choose true or false and correct the false.
True / False
(4 degree)
The set S is said to be bounded above if there exists a number u R such that
T
F
u s sS
The set S is said to be denumerable (or Countably finite) if there exists a bijection
T
F
of N onto N .
T
F
T
F
lim (
n
3 n 1
)
is divergent.
4
If 0 x y , then 0
1 1
y x
Solution:
The set S is said to be bounded above if there exists a number u R such that
s u sS .
The set S is said to be denumerable (or Countably infinite) if there exists a bijection of N onto
2- Determine the element of set C {x R :
S.
2x 1
1} (4 degee).
x2
Solution:
2x 1
2x 1 x 2
2x 1 x 2
x 1
1 0
0
0
0
x2
x2 x2
x2
x2
Therefore we have either x 1 0 and
Or x 1 0 and
x20
x 1
x20
x 1
and
and
x 2
x 2
We conclude that C {x R : 2 x 1} .
3- Let S be a nonempty subset of R that is bounded above, and let a be any number in
R . Define the set a S {a s : s S} . Prove that Sup(a S ) a SupS. (6 degrees)
Solution:
1
If we let u sup S , then x u
x S . So that a x a u therefor a u is
upper bound of a S
sup( a S ) a u .
If t is any upper bound of the set a S . Then
a x t xS
x t a x S
Then t a is upper bound of S .
u sup S t a
a u t . But t is upper bound of a S .
a u sup( a S ) نحصل علىsup( a S ) بــt نستبدل
sup( a S ) a u a sup S
4- Show that the function f ( x)
(6 degrees)
Solution:
f ( x ) f (c )
1
is not uniformly continuous on the interval (0, ) .
x
1 1
xc
x c
xc
xc
حيث أن
x c وان 0 نفرض أن
x c
c x c فانx c وبما أن
1
1
1
1
c x
x c
xc c(c )
ومن هذا ينتج أن
ومنها فانf ( x) f (c)
c (c )
(c 2 c )
c 2 c
c (c )
c 2
. c تعتمد على , ( نالحظ أن العالقة بين0, ) فيc متصلة عندf وهنا نستنتج أن
1 c
c نحاول نتخلص من
c 2
, c 0} 0
ليستf تحقق الشرط المطلوب فان 0 وهذا يفيد أنه ال يوجد Inf {
1 c
. (0, ) متصلة اتصاال منتظما عل الفترة
Question 2: (18 degree)
1- State the definition (i) neighborhood- (ii) uniformly continuous). (4 degrees)
Solution:
2
(i) Let a R and
0 then the neighborhood of the set
V (a) {x R : x a }
x a
a x a
دالةة مصلة ة االة ن ممص مةf دالةة اة نf : D
R وأنR مجموعة جزئيةة مةD نفرض أن
بحيث اذا ك ن اي ا ن 0 يوجد 0 اذا احقق الشرط الص لي لكلD ع ى
)ii(
y x
f ( y ) f ( x)
x0 نح ي الفرق بي انال ل وانال ل الممص م انال ل ك ن الشرط يصحقق عمد موضع م مسبق ب لعدد
y x
x, y انال ل الممص م الشرط ن يصوقف عمد عدد دون غيره اهو لكل
2- Let a, b R. Show that a b a b .(4 degrees)
Solution:
a a a and b b b then
( a b ) a b a b
a b a b
3- Show that if the function f ( x) sin
1
, for x 0 does not limit at x 0 (by
x
using sequence)(4 degrees).
Solution:
1
1
lim xn lim
0
n
n n
n
1
1
f ( x) sin
f ( xn ) sin
x
xn
xn
lim f ( xn ) lim sin
n0
n0
1
lim sin n 0
1
n0
n
lim f ( x n ) lim sin n 0 النهاية موجودة
n0
3
n0
yn
1
2 n
2
lim f ( y n ) lim sin( 2n
n0
n0
2
) 1
lim f ( xn ) lim f ( yn )
n0
n0
.اذن النهاية غير موجودة
x
4- Study the continuous the function f ( x) x
1
Solution:
xx
f ( x) xx
1
lim
x 0
, x 0
at point 0.(6 degrees)
, x0
, x0
, x0
, x0
x
1,
x
lim
x 0
x
1
x
lim f ( x) lim f ( x)
x 0
x 0
.اذن الدالة غير مصل ة عمد اللفر
Question 3: (22 degree)
1- State the definition (i)Riemann sum - (ii)Limit Sequence (4 degrees)
Solution:
[ نعةةرم مجمةةوم نيم ة ن ل دالةةةa, b] اجزئةةة لهةةله الفصةةرP
دالةةة معراةةة ع ةةى الفصةةر ولةةصكf ) لةةصكi(
S n ونرمز له ب لرمزf
n
[ xi 1, xi ], (i 1,2,, n) عدد اخصي ني يمصمي ل فصرi حيثS n f (i )xi
i 1
c نه يةةة عمةةدf نقةةول ان ل دالةةةD نقطةةة اةةراكم ل مجموعةةةc وانf : D
R ) نفةةرض أنii(
0 xc
f ( x) L يحقق 0 يوجد 0 وقيمصه اذا ك ن لكل
4
3
2- Find the value x0 which satisfy Mean-value theorem of calculus
(x
2
2 x 1) dx .
1
(4 degrees)
Solution:
3
2
1 ( x 2 x 1)dx (3 1) f ( x0 ) 2 f ( x0 )
f ( x) x 2 2 x 1
f ( x0 ) 2 x02 2 x0 1
3
2
2
( x 2 x 1)dx 2( x0 2 x0 1)
1
x3 2 x 2
x
3
2
3
1
2( x02 2 x0 1)
1
(9 9 3) ( 1 1) 2( x02 2 x0 1)
3
1
3 2( x02 2 x0 1)
3
8
2( x02 2 x0 1)
3
4
4
x02 2 x0 1
x02 2 x0 1 0
3
3
6 36 12
3 x02 6 x0 1 0
x0
6
4- Using the definition of Derivative and Limiting Theorem Prove that f ( x) x 2 is
Differentiable on interval [0,1] . (4 degrees)
Solution:
يكونx0 (0,1) نفرض أن
f ( x) f ( x0 )
x 2 x02
( x x0 )( x x0 )
f ( x0 ) lim
lim
lim
2 x0
x x0
x x0 x x
x x0
x x0
x x0
0
[0 ,1 ] عمد نقطة المه ية يكون
5
f ( x) f (0)
x2
f (0) lim
lim
lim x 0
x 0 0
x0
x 0 x
x 0
f ( x) f (1)
x2 1
( x 1)( x 1)
f (1) lim
lim
lim
2
x 1 0
x 1 x 1
x 1
x 1
x 1
[0,1] اذن اكون الدالة ق ب ة ل صف ضل ع ى الفصر المغ قة
1
5- By the Archimedean Property if a 0 then lim (
) 0.
1 na
Solution:
1
0 ا ن 0, a 0 لكل
a
1
1
1
1
N
a
a
N
aN
a.N
1
1
1 na na
1
1
1
اذنn N وك نتn N واذا ك نت
1 na na Na
1
1
0
lim
0
n 1 na
1 na
ب سصخدام ن رية انخميدس
6- Let X (an ) be defined by
1
an 2 an an 1 an , Show that X is Cauchy
2
sequence in R .
Solution:
k a2 a1 نفرض أن
1
1
a2 a1 k
2
2
1
1 1
n2
a4 a3 a3 a2 ( )( )k
2
2 2
1
a n 2 a n 1 ( ) n k
2
1
a n 3 a n 2 ( ) n 1 k
2
n 1
a3 a2
بحيث أنN ايn, m وني عددي
6
am an am am 1 am 1 am 2 am 2 am 3 am 3 an
am am 1 am 1 am 2 am 2 am 3 an 1 an
m2
m 3
m4
n
1
1
1
1
1
am an
k k
k k
2
2
2
2
2
1
1
1
1
k
1 1
m 2 k m 3 k n k n 1 k n 1 (1 2 )
2 2
2
2
2
2
2
k
1
4k
(
)
lim
0
n 2n
2 n 1 1 1
2
End Questions - Good luck
Shadia El-Naggar
Signature
Head of the department
Dr. Ahmed Abdulrahman
7
n 1
k
© Copyright 2026 Paperzz