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Cuándo es (una restricción de) el mapa $y = f(x) = x + \frac{n}{x}$ biyectiva, si $x, y \in \mathbb{Q}$ y $n \in {\mathbb{Z}}^{+} \cup \{0\}$ ?

Un buen día a todos.

Si $0 < x \in \mathbb{Q}$ , $0 < y \in \mathbb{Q}$ , $n \in {\mathbb{Z}}^{+} \cup \{0\}$ y $n$ es libre de cuadrados, entonces la función

$$y = f(x) = x + \frac{n}{x}$$

no es biyectiva, ya que hay dos inversas, a saber:

$$J(y) = x_1 = \frac{y - \sqrt{y^2 - 4n}}{2}$$

$$K(y) = x_2 = \frac{y + \sqrt{y^2 - 4n}}{2}$$

Considera las siguientes expresiones:

$$J^{-1}(J(y)) + K(K^{-1}(y)) = y + \frac{n}{y},$$

donde el segundo término es válido si $n \geq y^2$ .

En caso contrario, el segundo término es

$$K(K^{-1}(y)) = y.$$

Sin embargo, la siguiente expresión no se presta bien a una representación (igualmente) simple -- no obstante, las expresiones resultantes para varios $n \in {\mathbb{Z}}^{+} \cup \{0\}$ parecen ser igualmente interesantes:

$$J(J^{-1}(y)) = y, n = 0,$$ $$J(J^{-1}(y)) = \frac{1}{2}\left(x + \sqrt{{\left(x - \frac{1}{x}\right)}^2 - 4n} - \frac{n}{x}\right), n > 0.$$

Por otro lado:

$$K^{-1}(K(y)) = y.$$

Mi pregunta en este punto sería entonces: ¿A qué ámbito(s) específico(s) podría restringir los valores de los argumentos $0 < x \in \mathbb{Q}$ de la función $f$ para que $0 < y = f(x) = x + \frac{n}{x}$ se convierte en biyectiva (con inversa dada por $J$ o $K$ )?

Gracias.

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Hagen von Eitzen Puntos 171160

Siguiendo la pista de @ThomasAndrews, $f$ se convierte en biyectiva restringiéndola a cualquier subconjunto $S$ con $x\in S\implies \frac nx\notin S$ . Sin embargo, no es necesariamente cierto que $J$ o $K$ puede tomarse como inversa.

Pero..: Como $J$ es siempre el más pequeño y $K$ la raíz más grande, puede simplemente restringir $f$ a $(0,\sqrt n]\cap \mathbb Q$ con $J$ como inverso o a $[\sqrt n,\infty)\cap\mathbb Q$ con $K$ como inversa.

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