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¿Por qué nos importa que una función sea uniformemente continua?

Hay muchas preguntas sobre si una función es o no uniformemente continua o simplemente continua y hay muchas $\epsilon_s$ y $\delta_s$ tratando de demostrar si una función es uniforme o no, en este espacio compacto o en aquel convexo.

Pero la pregunta definitiva es ¿por qué nos importa?

Así que de acuerdo, $f(x) = 2x$ es uniformemente continua en todo $\mathbb{R}$ y $f(x) = x^2$ no lo es. ¿Por qué nos importa? La mayoría de las funciones útiles que existen no son uniformemente continuas.

¿Existen algunas implicaciones importantes (teoremas/proposiciones/lemas) de la continuidad uniforme que no tenga una función meramente continua?

Gracias.

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zhw. Puntos 16255

¿Cómo demostrarías que una función continua en un intervalo cerrado y acotado es integrable en Riemann sin saber que la función es uniformemente continua?

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Adam Malter Puntos 96

En la mayoría de los casos, no es así. La gran mayoría de las aplicaciones de continuidad uniforme que he visto utilizan el hecho de que cada La función continua en un espacio métrico compacto es uniformemente continua. Es decir, rara vez nos importa el hecho de que $2x$ es uniformemente continua y $x^2$ no lo es, porque normalmente los únicos escenarios en los que utilizaremos la continuidad uniforme son cuando hemos restringido nuestra atención a un subconjunto compacto del dominio. Estoy seguro de que algunos vendrán a dar contraejemplos a esto, pero es muy fácil ser matemático y no pensar ni una sola vez en la noción de continuidad uniforme para funciones sobre un espacio no compacto.

El otro uso notable de la continuidad uniforme que conozco es el siguiente hecho: cualquier mapa uniformemente continuo $f:X\to Y$ entre espacios métricos se extiende a un mapa continuo $\bar{f}:\bar{X}\to\bar{Y}$ entre sus terminaciones. Este hecho suele surgir especialmente en el análisis funcional, donde normalmente $X$ y $Y$ son espacios vectoriales normados y $f$ es lineal (en realidad, en este caso, la linealidad significa que la continuidad implica automáticamente una continuidad uniforme, por lo que, al igual que en el párrafo anterior, no nos importa la continuidad uniforme en sí misma). También es ocasionalmente útil para mostrar que, digamos, un mapa $\mathbb{Q}\to\mathbb{R}$ se extiende continuamente a un mapa $\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ . Pero para funciones como las funciones $\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ que preguntas, esto es por supuesto inútil, ya que $\mathbb{R}$ ya está completo.

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