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funciones de Q a sí misma con derivada cero

Sea $f: {\bf Q} \rightarrow {\bf Q}$ ser un " ${\bf Q}$ -diferenciable" cuya función " ${\bf Q}$ -derivada" es constantemente cero; es decir, para todo $x \in {\bf Q}$ y todos $\epsilon > 0$ en ${\bf Q}$ existe $\delta > 0$ en ${\bf Q}$ tal que para todo $y \in {\bf Q}$ con $0 < |x-y| < \delta$ , $|(f(y)-f(x))/(y-x)| < \epsilon$ .

Un ejemplo de este tipo de función es la función de 2 valores sobre ${\bf Q}$ que toma el valor 0 o 1 en función de si $x<\pi$ o $x>\pi$ .

Debe $f$ sea localmente constante, en el sentido de que para todo $x \in {\bf Q}$ existe $\delta > 0$ en ${\bf Q}$ tal que para todo $y \in {\bf Q}$ con $|x-y| < \delta$ , $f(y)=f(x)$ ?

Tengo la sensación de que no se trata de un problema difícil (¡e incluso temo que algunos de ustedes piensen que es un problema de deberes!), pero en realidad surgió de mi investigación (véase http://jamespropp.org/reverse.pdf ), y tras una hora de reflexión sigo sin ver la respuesta. En un mundo ideal lo meditaría más tiempo antes de publicarlo, pero como la revista a la que he enviado el trabajo me ha dado un plazo para hacer las revisiones, y el plazo se acerca, me trago mi orgullo y busco ayuda.

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No, $f$ no tiene por qué ser localmente constante. Sea $a_n$ sea una secuencia de irracionales que decrece hasta cero, defina $f(x) = 0$ para $x \leq 0$ y que $f(x)$ sea un (único) número racional en $(e^{-1/{a_{n+1}}}, e^{-1/{a_n}})$ para $a_n < x < a_{n-1}$ . ¡Voilà!

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sdfwer Puntos 13

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Brady Puntos 273

Por supuesto que no se puede deducir que $f$ es constante. Cabe señalar que $ f$ no es necesariamente constante incluso en el supuesto bastante más fuerte de que sea la restricción a $\mathbb{Q}$ de una función diferenciable en todas partes $\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ .

De hecho, hay homeomorfismos siempre diferenciables $g:\mathbb{R}\to\mathbb{R}$ cuya derivada desaparece en un conjunto denso . Además, se puede poner en biyección cualquier par de subconjuntos densos contables de $\mathbb{R}$ mediante un difeomorfismo analítico (véase el artículo vinculado en esta respuesta o la construcción esbozada en esta otra respuesta ). Así, componiendo la función anterior $g$ con diffeos $\phi$ y $\psi$ produce un mapa diferenciable en todas partes $f:=\phi\circ g\circ\psi$ cuya derivada desaparece en $\mathbb{Q}$ y tal que $f(\mathbb{Q})=\mathbb{Q}$ : sólo toma $\psi(\mathbb{Q})\subset\{g'=0\}$ y $\phi (g(\psi (\mathbb{Q})))=\mathbb{Q}$ .

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