El truco, como dices, es para superponer una sierra de dientes función-o algo similar-en f. Como también se ha sugerido, uniforme continuidad de f significa que para todos los \epsilon> podemos encontrar una tramos función lineal \tilde{f} tal que \|f-\tilde{f}\|_\infty<\epsilon. Por lo tanto, basta a la aproximación por tramos lineales de las funciones de los elementos de U_n.
Definimos \Lambda_{\epsilon,r}:[0,1]\to\mathbb{R} como los dientes de sierra con la función de la amplitud de la \epsilon y la pendiente \geq r tal que \Lambda_{\epsilon,r}(0)=\Lambda_{\epsilon,r}(1)=0. Tenga en cuenta que, naturalmente, \|\Lambda_{\epsilon,r}\|_\infty\leq\epsilon\Lambda_{\epsilon,n}\in U_n.
Si f(x) = ax+b (a\neq 0) se define en [c,d]\subseteq[0,1], dejamos g_{\epsilon,n}(x)=f(x) + \Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{x-c}{d-c})), y la nota
\frac{|g_{\epsilon,n}(x)-g_{\epsilon,n}(y)|}{|x-y|} = \frac {|(x-y) + \Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{x-c}{d-c})-\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{y-c}{d-c})|}{|x-y|}\geq\\
\geq \frac{|\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{x-c}{d-c})-\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{y-c}{d-c})|}{|x-y|}-a
y como sabemos, para todos los x\in[c,d] podemos encontrar y\in[c,d] tal que
\frac{|\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{x-c}{d-c})-\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{y-c}{d-c})|}{|x-y|} =\\
= (d-c)^{-1}\frac{|\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{x-c}{d-c})-\Lambda_{\epsilon,(d-c)(n+a)}(\frac{y-c}{d-c})|}{|\frac{x-c}{d-c}-\frac{y-c}{d-c}|} = (n+a)
así que
\frac{|g_{\epsilon,n}(x)-g_{\epsilon,n}(y)|}{|x-y|}\geq (n+a)-a = n.
También, g_{\epsilon,n}(c)=f(c); g_{\epsilon,n}(d)=f(d).
Por último, si f:[0,1]\to\mathbb{R} es seccionalmente lineales, una combinación de aproximaciones en cada segmento de la linealidad claramente finalizar el ejercicio (y la continuidad también se conserva).