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¿Por qué no $f(x) = x\cos\frac{\pi}{x}$ diferenciable en a $x=0$, y ¿cómo podemos prever?

Considerar $$f(x)=\begin{cases} x\cos\frac{\pi}{x} & \text{for} \ x\ne0 \\ 0 & \text{for} \ x=0. \end{casos} $$

Su diferencia cociente $\frac{\Delta\left(f(x)\right)}{\Delta(x)}=\cos\frac{\pi}{h}$, y por lo tanto no es diferenciable en el origen debido a la $\lim\limits_{h\to0}\cos\frac{\pi}{h}$ no existe. Este es el argumento de $y=x \cos \frac{\pi}{x}$:

Pero aquí es cómo mi libro:

El examen de la figura, podemos prever que la recta tangente en un punto genérico $P$ de la gráfica no tenderá a cualquier limitación posición como $P$ tiende al origen a lo largo de la curva. Uno puede pensar que esto sucede debido a que la gráfica de la función se completa infinitamente muchas oscilaciones en cualquier barrio de el origen. De hecho, no: de hecho, la función define así: $$g(x)=\begin{cases} x^2\cos\frac{\pi}{x} & \text{for} \ x\ne0 \\ 0 & \text{for} \ x=0 \end{casos} $$ tiene una gráfica que completa infinitamente muchas oscilaciones en cualquier barrio de el origen, pero, como se puede comprobar, es diferenciable en a $x=0$ y tenemos $g'(0)=0$.

Este es el argumento de $y=x^2 \cos \frac{\pi}{x}$:

Por lo tanto, tengo dos preguntas relacionadas con lo que he citado en el libro: ¿cómo podemos prever el no la diferenciabilidad de $f$, dado que, correctamente, la infinitud de las oscilaciones no es un argumento? Y entonces, ¿por qué no $f$ diferenciable, en lugar de $g$?

He de destacar que sé que, simplemente, el límite de $h\to 0$ de la diferencia de proporción de $f$ no existe, mientras que la de $g$ no, pero me he estado preguntando acerca de otro tipo de razón después de leer este fragmento. O es mi libro equivocado al mencionar otras razones?

15voto

Gaurav Jassal Puntos 841

Una forma de "prever" es que hay claramente dos líneas en la primera imagen que has publicado, que sirven como un sobre a $f(x)$. Estas dos líneas se cruzan en el origen hacen que sea imposible para aproximar $f$ cerca de $x=0$ como una función lineal. Este es el criterio de la diferenciabilidad desea mantener en mente cuando se trata de hacer este tipo de juicio.

Por otro lado, en la segunda imagen, el sobre es de dos parábolas de tocar en el origen. Dado que las parábolas son tangentes en el origen, la fuerza de $y=0\cdot x$ a ser la única manera de aproximar $f(x)$ como una función lineal cerca de $x=0$.

Al final, el criterio para la diferenciabilidad de funciones de exprimido dentro de un sobre $$e_-(x)\leq f(x)\leq e_+(x)$$ is: no matter how wildly $f(x)$ oscillates inside the envelope, $f(x)$ will be differentiable at $x=0$ if (i) the envelopes touch each other: $$e_-(0)=e_+(0)$$ that is, they do squeeze $f(x)$ appropriately; and (ii) they are both differentiable with equal derivatives: $${e'}_{\!-}(0)={e'}_{\!+}(0)$$ thus forcing $f(x)$ para ser diferenciable con la misma derivada.

3voto

Narasimham Puntos 7596

La envolvente de las curvas de definir la diferenciabilidad. Durante infinita de oscilaciones de la primera curva tangente no puede decidir entre dos laderas. Pero para el segundo, las pendientes son iguales a cero, lo que hace que sea diferenciable con su coincidiendo pendiente de la tangente.

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