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¿Qué significa "finito pero sin límites"?

En el siguiente ejemplo, Gelbaum y Olmsted (Contraejemplos en el Análisis, 1964, pág.37) hablan de un derivado de ser "finito pero ilimitado".

Una función cuya derivada es finito pero ilimitado en un intervalo cerrado.

La función $$f(x)=\begin{cases}x^2\sin\dfrac1{x^2}&\text{if }x\neq 0\\ 0&\text{if }x= 0\end{casos}$$ tiene la derivada $$f'(x)=\begin{cases}2x\sin\dfrac1{x^2}-\dfrac2x\cos\dfrac1{x^2}&\text{if }x\neq 0\\ 0&\text{if }x= 0,\end{casos}$$ que es ilimitado en $[-1,1]$.

¿Qué significa esto y cómo es posible que una cantidad es tanto finito e ilimitado?

14voto

Hamsteriffic Puntos 367

El término "finito" en este caso está haciendo hincapié en el hecho de que se está "definido", "bien definido" o "existe como un número real".

Para entender mejor por qué esto es importante, considerar los siguientes ingenuo intento de dar un ejemplo de una función con unbounded derivado en un intervalo cerrado:

$$f(x) = \sqrt{x}$$

La derivada, que es $$\dfrac{1}{2\sqrt{x}}$$ is clearly unbounded in $(0,1]$ pero aun no se define en cero.

El objetivo del libro es rechazar tales ejemplos. Técnicamente podría decir "definida y acotada", o simplemente "unbounded", pero para evitar cualquier ambigüedad, es habitual decir "finito e ilimitado" aquí. Algunos podrían argumentar que la derivada está "definido como $\infty$" en cero (como opuesto a "totalmente indefinido", por ejemplo, cuando la función no está aún continua en el punto), y para evitar cualquier ambigüedad en la redacción que normalmente se utiliza es "finito" (es decir, se define como un número real).

Esto es en realidad por qué el ejemplo en tu libro es interesante. Por descartar la ingenua ejemplos como el de $\sqrt{x}$, uno podría preguntarse si no podría ser de cualquier función con unbounded derivada en un intervalo cerrado.

Recuerdo perfectamente que cuando mi maestro le preguntó en clase, pensé que si ese ejemplo podría existir, seguramente se trataría de una función que obtiene más abrupto y escarpado, y que "terminan siendo infinito en un intervalo cerrado" y yo le contesté que era imposible.

Pero supongo que lo que, es posible, como en el ejemplo en tu libro muestra.

3voto

El teorema indica que la derivada de f (x) es finita en <span class="math-container">$x=0$</span> y es ilimitada en <span class="math-container">$[-1,1]$</span>

Es evidente que un conjunto finito es limitado, por lo tanto la intención del autor es mostrar una función que tiene una derivada finita en <span class="math-container">$x=0$</span> pero ilimitada derivada en el intervalo [0,1].

3voto

user142385 Puntos 26

La secuencia de $\{1,2,...\}$ es finito en el sentido de cada término es finito, pero la secuencia no está limitado en el sentido de que no hay fijo número real $m$ tal que todos los términos son bouded por este número. Del mismo modo, $f(x)=\frac 1 x$ es finito $(0,1)$ pero es no acotada. En el ejemplo anterior tome $x =\frac 1 {\sqrt {2n\pi}}$ a ver que $f'$ es no acotada.

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