Funciones Continuas Nuevo 2014

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  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    Funciones continuas

    En el curso de cálculo diferencial estudiamos una definición simple de la

    continuidad que tiene una función en un punto de  R

    . Veamos como se planteaban

    entonces.

    Sea a∈ R   y f  : R → R  una función bien definida.

    Diremos que f es continua en x=a  si;

    1.¿ aϵ  Dom (f  )

    2.¿∃ lim x →a

    f  ( x)

    3.¿ lim x →a

    f  ( x)=f  (a)

    Si fallan alguna de estas tres condiciones entonces la función no es continua en x=a,

    es decir; f es discontinua en x=a . demás diremos que f en continua en un

    inter!alo o en un subcon"unto de R

     si f en continua en cada punto del inter!alo o del

    subcon"unto de R

    , por consecuencia podemos decir que f es discontinua en un

    inter!alo o subcon"unto de R

     si lo es en un punto que pertenece a dic#o inter!alo o

    subcon"unto de R

     .

    $as funciones continuas constituyen una clase fundamental para las operaciones del

    análisis matemático.%na idea intuiti!a de función continua se tiene al considerar que su

    gráfico es continuo, en elsentido que se puede dibu"ar sin le!antar el lápi& de la #o"a de

     papel, como en la figura '.' y nocomo en la figura '.(.

    )unción contin*a. )igura '.'

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    )unción discontinua. )igura '.(

    %na función continua pro!ee la expresión matemática de la situación muy frecuente de

    que a +incrementospequeos- de la !ariable independiente corresponden +incrementos

     pequeos- de la !ariabledependiente.En el curso de análisis matemático estudiaremos la

    continuidad de las funciones de forma más formal.

    Definición 1:

    Sea A ⊆ R

    , seaf  : A→ R , y sea

    c⊆ A. Se dice que f es continua en c si

    dada cualquier !ecindad V   de fc/, existe una !ecindadU V   de c tal que si

     x∈ A ∩ U V  , entonces fx/ pertenece aV 

    .

    Definición 2:

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    Sea A ⊆ R

    , seaf  : A→ R . Si

    B ⊆ A, se dice que f es continua en 0 si f

    es continua en cada punto de 0.

    Teorema 1

    Sea A ⊆ R

    , seaf  : A→ R , y sea

    c⊆ A. Entonces las condiciones

    siguientes son equi!alentes1

    i. f es continua en c

    ii. Dado cualquierε>0  existe δ ( ε )>0  tal que si | x−c|0  tal que | x−c|

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    ii ¿⟹iii ¿

    3onsideremos una sucesión ( xn )  tal que  xn∈ A , para todo n∈ N   y

    ( xn )  con!erge a c. 2or definición de con!ergencia, para ε>0 , δ ( ε )>0 , existe

     N ∈ N   tal que , n> N   implica que | xn−c|

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    Sea A⊆ R , sea

    f  : A→R , y seac∈ A

    . Entonces f es discontinua en c si y solo

    si existe una sucesión( xn)   en tal que ( xn)  con!erge a c, pero la sucesión

    (f  ( xn ))  no con!erge a fc/.

    Demostración:(⟹)

    4a&onemos por absurdo. Supongamos que toda sucesión( xn)  en tal que ( xn)

    con!erge a c, cumple que(f  ( xn ))   con!erge a fc/, luego por el teorema '

    (iii)⟹(i) se tiene que f es continua en c77 3ontradicción ya que f es discontinua en

    c, lo supuesto es falso por lo tanto existe una sucesión ( xn)  en tal que ( xn)

    con!erge a c, pero la sucesión(f  ( xn ))  no con!erge a fc/.

    (⟸)

    4a&onemos por absurdo, supongamos que f es continua en c, por el teorema '

    (i)⟹(iii) se tiene que ( xn )  es una sucesión cualquiera de n*meros reales tal que

     xn∈

     A   para toda n∈ N    y ( xn )   con!erge a c, entonces f  ( xn )   con!erge a

    fc/.77 3ontradicción ya que la sucesión(f  ( xn ))  no con!erge a fc/. $o supuesto es

    falso por lo tanto fes discontinua en c.

    Ejemplos de funciones continuas:

    './ Sea f  ( x )=)   con )   constante. $a función f es continua en  x=a  con

    a∈ R

    En efecto1

    Seaε>0  cualquiera y δ ( ε )>0  tal que si | x−a|0  tal que | x−a|

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    En efecto1

    Sea ε>0 , y δ ( ε )=ε>0 , como f  ( x )= x  entonces f  (a )=a , luego;

    | x−a|0   existe δ ( ε )>0   tal que si | x−c|0  tal que si | x−c|0  tal que si 0

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    Teorema de límitesSi cada l6mite existe entonces1

    a .¿ lim x → a

    ( f  ( x )+g( x ))=lim x →a

    f  ( x)+lim x→ a

    g ( x)

    $ .¿ lim x → a ( f  ( x )−g ( x))=lim x → a f  ( x)−lim x→ a g( x )

    c .¿ lim x →a

    (f  ( x ) + g( x ))= lim x→ a

    f  ( x )+ lim x→ a

    g ( x)

    d .¿ lim x →a (

     f  ( x )g( x ))=

    lim x →a

    f  ( x)

    lim x → a

    g( x )si lim

     x→ a

    g ( x)*0

    e . ¿ lim x→ a

    [) + f  ( x ) ]=) + lim x →a

    f  ( x )

    f . ¿ lim x→ a

    ) =) 

    g .¿ lim x →a

    (f  ( x))n=( lim x →a f  ( x))n

    ,∀ n∈ N 

    .¿ lim x → a

    n√ f  ( x )=n√ lim x→ a

    f  ( x ), n∈ N 

    donde lim x →a

    f  ( x )>0 sin es par .

    Estos teoremas ya se probaron en el capitulo de limites capitulo anterior al de

    continuidad/ y la demostración sale por definición rigurosa de limites.

    Demostración de los teoremas de límites:

    a./lim x→ a

    ( f  ( x )+g ( x))=lim x → a

    f  ( x)+ lim x →a

    g ( x)

    Demostración1

    !ea lim x →a

    f  ( x

    )= - # lim

     x →a

    g( x

    )=  ,%"eremos pro$ar %"e

    lim x→ a

    ( f  ( x )+g ( x))= -+  

    En efecto1

    Veamos por definición, como1

    lim x→ a

    f  ( x)= -

    Entonces1

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    ∀ ε>0,∃δ 1>0 tal%"e00,∃δ >0 :0

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    lim x→ a

    ( f  ( x )−g( x))= -−  

    En efecto1

    Veamos por definición, como1

    lim x→ a

    f  ( x )= -

    Entonces1

    ∀ ε>0,∃δ 1>0 tal%"e00,∃δ >0 :0

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    lim x→ a

    ( f  ( x )−g( x))=lim x→ a

    f  ( x )−lim x→ a

    g ( x)

    c./lim x→ a

    ( f  ( x ) + g ( x))=lim x→ a

    f  ( x) + lim x →a

    g( x )

    Demostración1

    !ea lim x →a

    f  ( x )= - # lim x →a

    g ( x )=  ,%"eremos pro$ar %"e

    lim x→ a

    ( f  ( x ) + g ( x))= -+  

    En efecto1

    3omo el l6mite de g existe en a, g es acotado en un entorno de a, por lo que existe un

    +¿ # ) *0) ∈ R

    ¿  tal que |g( x )|0 , existe δ 0>0

     tal que1

    0

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    ∀ ε>0,∃δ 1>0 tal%"e00,∃δ >0 :0

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    d .¿ lim x →a (

     f  ( x )g( x ))=

    lim x →a

    f  ( x)

    lim x → a

    g( x )si lim

     x→ a

    g ( x)*0

    Demostración1

    !ea lim x →a f  ( x )= - # lim x →a g ( x )=  *0,%"eremos pro$ar %"e :

    lim x→ a (

     f  ( x)g ( x))= -  

    En efecto1

    Veamos por definición, como1

    lim x→ a

    f  ( x)= -

    Entonces1

    ∀ ε>0,∃δ 1>0 tal%"e0

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    Dadoε=

    1

    2|  | , existe un δ >0  tal que

    00

    , tenemos que1

    existe un+¿ # ) *0

    ) ∈ R¿  tal que |g( x )|>) 

    #ora1

    |f  ( x)g ( x)−

      -

      |=|  + f  ( x )− -+ g( x )

      + g( x)   |=|  + f  ( x )− - + - − -+ g( x )

      + g( x)   |=¿

    |  + f  ( x )− -   + g ( x)   + - − -+ g( x )

      + g( x )   |=|  + (f  ( x )− - )

      + g( x )  −

     -+ ( g ( x )−  )  + g( x ) |

    ¿|   1g ( x) + ( f  ( x )− - )−  -

      +g ( x)+ (g ( x)−  )|

    /  1

    |g( x )|+|f  ( x )− -|+

      | -||  |+|g( x)|

    +|g ( x )−  | por D . 0 .

    ¿ 1

    )  + ε + ) 

    2  +

      | -||  |+|g( x )|

    + ε + ) +|  |

    2| -|  por ( ' ) # ( '' )

    ¿ ε

    2+

    ε

    2=ε

    s61

    ∀ ε>0,∃δ >0 :0

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    lim x→ a (

     f  ( x)g ( x))= -  

    Es decir;

    lim x→ a (

     f  ( x)g ( x))=lim

     x→ a

    f  ( x )

    lim x →a

    g( x) si lim x → a g( x )*0

    e .¿ lim x→ a

    ) =) 

    Demostración1

    Veamos por definición1

    Sea ε>0  y δ >0  cualquiera tal que 0

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    Entonces1

    ∀ ε>0,∃δ >0 tal%"e00,∃δ >0 tal %"e0

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    lim x→ a

    ( f  ( x ))) +1= lim x →a

    [ ( f  ( x))) + f  ( x )]≝. de potencia

    ¿ lim x→ a

    [( f  ( x))) ]+ lim x→ a

    f  ( x )teorema c .¿del 2 mites

    ¿( lim x →a f  ( x))) 

    + lim x → a f  ( x) por1 . ' .

    ¿( lim x → a f  ( x))) +1≝.depotencia

    s6;

    lim x→ a

    ( f  ( x ))) +1=( lim x →a f  ( x))) +1

    2or lo que se cumple para n='.

    $uego, por el proceso de inducción matemática, tenemos que1

    lim x→ a

    ( f  ( x ))n=(lim x→ a f  ( x ))n, ∀n∈ N 

    .¿ lim x → a

    n√ f  ( x )=n√ lim x→ a

    f  ( x ), ∀n∈ N , donde lim x→ a

    f  ( x )>0 sinespar .

    Demostración1

    !ea lim x →a

    f  ( x )= -

    3aso '1 $=?

    3omo n√  -=n√ 0=0 , debemos probar que dado ε>0 , existe δ >0  tal que1

    0

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    0

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    n√ f  ( x )−n√  -=  ( n√ f  ( x))

    n

    −( n√  - )n

    (

    n

    √ f  ( x)

    )

    n−1+

    (

    n

    √ f  ( x )

    )

    n−2 n

    √  -+⋯+

    n

    √ f  ( x )( n

    √  - )

    n−2+( n

    √  - )

    n−1

    n√ f  ( x )−n√  -=  f  ( x )− -

    n√ ( f  ( x))

    n−1+n√ (f  ( x))

    n−2 -+⋯+

    n√ f  ( x ) -

    n−2+n√  -n−1

    (2)

    3uando0

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    Sea g ( x )=(−1 ) f  ( x ) , se tiene que1

    lim x→ a

    g( x)=lim x →a

    (−1 ) f  ( x )=(−1 ) lim x → a

    f  ( x )= (−1 ) ->0

    $uego, por el caso ( y como n es impar, tenemos que1

    lim x→ a

    n√ g( x )=n√ lim x→ a

    g( x )= n√ (−1) -

    ⟹ lim x → a

    n√ (−1 ) f  ( x)= n√ (−1) -

    ⟹(−1) lim x→ a

    n√ f  ( x)=(−1) n√  -

    ⟹ lim x → a

    n

    √ f  ( x)= n

    √  -

    2or lo tanto1

    lim x→ a

    n√ f  ( x)= n√ lim x →a

    f  ( x) ,∀n∈ N ,donde lim x →a

    f  ( x)>0 sinespar

    Ejercicios de continuidad:

    './ $as funciones f  (3 )=sen(3)  y g (3 )=cos  (3)  son continuas en todo  R .

    Demostración1

    Sea a∈ R  cualquiera.

    Debemos probar que dado ε>0 , existe δ >0  tal que1

    |3−a|

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    $a longitud del cateto !ertical es |sen (3 )−sen(a)| .

    $a longitud del cateto #ori&ontal es |cos (3 )−cos(a)| .

    $a longitud de la #ipotenusa esd ( - (3 ) , -(a)) , la distancia de  -(3)  a  -(a) .

    $a longitud del arco entre  -(3)  y  -(a)  es |3−a| .

    Es claro que la longitud de la #ipotenusa es menor que el arco entre  -(3)   y

     -(a) .

    Es decir; d ( - (3 ) , - ( a ) )

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    lim x→ a

    f  ( x )=lim x→ a

    (an xn+5+a1 x+a0)s"stit"#endo f 

    ¿ lim x→ a

    (an xn)+5+ lim

     x →a(a1 x )+ lim

     x →a( a0 ) teoremaa. ¿del osl2mites

    alim x→ a

    (¿¿ 0) teorema f .

    ¿an lim x→ a

    ( xn )+5+a1 lim x → a

    ( x)+¿delos l2mites

    ¿an an+5+a1 a+a0teoremae .¿ , g .¿ #

    f  ( x )= x es contin"a en a .

    ¿ f  ( a ) s"stit"#endo f 

    2or lo tanto1lim x→ a

    f  ( x )=f  (a )

    $uego, por el teorema (, se cumple que1f   es continua en a. y por la definición ( se tiene que1

    f   es continua en  R .

    ./ Si f   es una función racional, entonces fes contin*a en cualquier punto de su

    dominio.Demostración1

    !ea f  ( x )= P( x)6( x )

    con P ( x ) # 6 ( x ) f"nciones polinomicas # 6 ( x)*0

    $uego;  Domf = { x∈ R tales %"e 6( x)*0 }  y sea a∈ Domf  , as6 6(a)*0 .#ora, calculemos el l6mite de f cuando x tiende a aF.

    lim x→ a

    f  ( x )=lim x→ a (

     P( x )6( x))s"stit"#endo f 

    ¿lim x→ a  P( x )lim x →a

    6( x) teoremad .¿delosl2mites

    ¿ P (a)6(a)

     porel e7ercicio anterior( 87 .1decontin"idad)

    ¿ f  ( a ) por≝.de f # como6 (a)*0

    2or lo tanto;

    lim x→ a

    f  ( x )=f  (a)

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    s6; por el teorema ( se cumple que f es continua en a. y por la definición ( tenemos

    que f es continua en R

    .

    A./ Seaa∈ R

    , probar que si f es continua en a yf  ( a )>0

    , entonces existe un

    inter!alo abierto (a−δ , a+δ )  tal que1

    f  ( x )>0,∀ x∈ (a−δ , a+δ ) .

    Demostración1

    2or ser f continua en a, paraε=

    1

    2 f  (a)

    , existe unδ >0  tal que1

    | x−a|

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    2araε1=δ 1 , existe δ >0  tal que1

    0

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    ¿ lim→0

    f  ()+lim→0

    f  (a) por a.¿delteoremadel2mites

    ¿0+ f  ( a ) por e. ¿delos teorema del2mites # (¿)

    ¿ f  (a)

    2or lo tanto;

    lim x→ a

    f  ( x )=f  (a)

    s6 por el teorema ( tenemos que; f es continua ena∈ R .

    H./ Si f es una función continua en un inter!alo cerrado Ia,bJ y si  #  es un n*mero

    tal que1

    f  (a )

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    3omo ( x )*0  para todo  x∈ A , se cumple que

    lim x→ c

    ( x)*0

    9 por los teoremas de los l6mites podemos decir que1

    lim x→ c (

    f  ( x)( x) )=

    lim x→ c

    f  ( x )

    lim x →c

    ( x )

    $uego sustituyendo ( ' )  y ( '' )  en lo anterior tenemos que1

    lim x→ c (

    f  ( x)( x) )= f  (c)(c )=( f  )(c)

    s6 por el teorema ( se cumple que1f  /  es continua en c.

    Corolario 1 del teorema 3.

    Sea A⊆ R

    , sea f y g funciones de a  R

    , y sea) ∈ R

    . Sea f y g son

    continuas en .

    a./ Entonces f  +g , f −g, f +g#) + g  son funciones continuas en .

     b./ Si : A →R   es continua en c y si ( x )*0   para todo  x∈ A ,

    entonces el cociente f  /  es continuo en .

    Demostración:2arte a1

    Sea c∈ A , 3omo f y g son continuas en por la definición ( se tiene que f y g

    son continuas en c. $uego por el teorema parte a se tiene que1f  +g , f −g, f +g#) + g  son funciones continuas en c, y como c es un punto

    cualquiera de entonces por la definición ( se tiene quef  +g , f −g, f +g#) + g  son funciones continuas en .

      2arte b1

    Sea c∈ A , 3omo f y # son continuas en por la definición ( se tiene que f y

    g son continuas en c. demás ( x )*0  para todo  x∈ A , as6 (c)*0 ,

    luego por el teorema parte a, se cumple quef  /  es continuo en c, y como c

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    es un punto cualquiera de . entonces por la definición ( tenemos que,f  /  es

    continuo en .

    Continuación de los ejercicios de continuidad:

    L./ Sea f una función continua en el inter!alo cerrado[0,1] . 2robar que1

    0/ f  ( x )/1,∀ x∈ [0,1 ]⟹ f tiene"n p"nto fi7o

    Es decir; existe un c en I?,'J tal que f  ( c )=c .

    Demostración1

    3aso '1 f?/=?

    3omo 0/ f  (0 ) /1  ya que f?/=?/ y f?/=? entonces ? es un punto fi"o para f.

    3aso(1f'/='

    3omo 0/ f  (1 )/1  ya que f'/='/ y f'/=' entonces ' es un punto fi"o para f.

    3aso 1f  (0 )*0 # f  (1)*1

    3onsideremos la función g ( x )= x−f  ( x) . 2or ser f continua en I?,'J, g

    tambiMn lo es por el corolario del teorema /.demás1

    g (0 )=0− f  (0 )=−f  (0 )0 por ipotesis

    s61 g (0 )

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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     b./ Si f es continua en A

    , entonces |f |  es continua en .

    Demostración1

    2arte a1

    Sea c∈ A , 3omo f es continua en por la definición ( se tiene que f es continua en

    c.

    $uego por el teorema ' tenemos que1

    ∀ ε0>0,∃δ 0>0 :| x−c|

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     b./ Si f es continua en  A , entonces √ f   es continua en .

    Demostración1

    2arte a1

      3omo f es continua en c y como c∈ A  entonces f  (c ) &0 , luego por el

    teorema (

    5enemos que1

    lim x→ c

    f  ( x )=f  ( c )( ' )

    $uego por el teorema del l6mite de una ra6& tenemos que1

    lim x→ c

    √ f  ( x)=√ lim x →c

    f  ( x)( '' )

    Sustituyendo ( ' )  en ( '' )  tenemos que1

    lim x→ c

    √ f  ( x)=√ f  (c )

    s6 por el teorema ( obtenemos que1

    √ f   es continua en c.

      2arte b1

    Sea c∈ A , como f es continua en , por la definición ( se tiene que f es continua en

    c. $uego por el teorema B parte a/ obtenemos que √ f   es continua en c.

    s6 por la definición ( tenemos que √ f   es continua en .

    Teorema ":

    Sean A ,B⊆ R , y sean

    f  : A→ R  yg :B →R  funciones tales que

    f  ( A )⊆B . Si f es continua en c∈ A  y g es continua en $=f  (c)∈B , entonces

    la composición g∘ f  : A→ R   es continua en c.

    Demostración1

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    Sea N una !ecindad de gb/. 2uesto que g es continua en b, #ay una !ecindad V

    de b=fc/ tal que si #∈B ∩V   entonces g( # )∈9  . 3omo f es continua en c, #ay

    una !ecindad % en c tal que si x∈ A ∩ U 

    , entoncesf  ( x)∈V 

    . 2uesto que

    f  ( A )⊆B , se tiene que si  x∈ A ∩ U  , entonces f  ( x)∈B∩V   de manera que

    ( g∘ f  ) ( x )=g( f  ( x ))∈9  . 2ero como N es una !ecindad arbitraria de gb/, esto

    implica que g∘ f   es continua en c.

    Corolario del teorema ":

    Sean A ,B⊆ R , y sea

      f  : A→R  continua en y seag :B → R  continua

    en 0. Si f  ( A )⊆B , entonces la función composición g∘ f  : A→ R   es continua en

    .

    Demostración1

    Sea c∈ A , por la definición ( se tiene que f es continua en c y como f  (c)∈B  

    entonces g es continua en fc/ luego por el teorema G se cumple queg∘ f  : A→ R   es

    continua en c. 9 por la definición ( se cumple que g∘ f  : A→ R   es continua en .

    Ejemplos:

    a./ Sea f , g : R→ R  definidas por f  ( x )= x−1  y g ( x )=2 x+3 , son

    continuas en  R  por ser polinomicas, luego;

    ( g∘ f  ) ( x )=g ( f  ( x ) )=g ( x−1 )=2 ( x−1 )+3=2 x−2+3=2 x+1

    ( g∘ f  ) ( x )=2 x+1

    El cual es polinomica por lo tanto !erificamos que la composición de funciones

    continuas es una función continua.

    Teorema #:

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    Sean : ,; ⊆ R . Sean y 0 cerrados en

     R tales que  : = A ∩ B . Sean

    f  : A→;   yg :B →;   funciones continuas tales que f  ( x )=g ( x ) , para todo

     x∈ A ∩ B . Entonces la función : : →;   definida por

    ( x )={f  ( x ) si x∈ Ag ( x ) si x∈BEs continua.

    Demostración1

    3aso '1 x∈ A

    3omo x∈ A

     entonces por definición de # se tiene que ( x )=f  ( x)  y como f es

    continua entonces # es continua.

    3aso (1  x∈B

    3omo x∈B

     entonces por definición de # se tiene que ( x )=g( x )  y como g es

    continua entonces # es continua.

    3aso 1 x∈ A ∩ B

    3omo x∈ A ∩ B

     entoncesf  ( x )=g ( x )=( x )  y como f y g son continua entonces #

    es continua.

    s6; la función # es contin*a.

    Ejemplo:

    './ Seaf  : R → R  definida por

    f  ( x )={ x2si x /0

    | x|si x&0

    OSera f continua en todo

      R

    PSolución1

    Sea  A= { x∈ R : x/0 }  y B={ x∈ R : x&0}  luego  A ∩B={ x∈ R : x=0 }

    $uego para  x∈ A  se cumple que f  ( x )= x2

     el cual es continua por ser

     polinomica/, para  x∈B  se cumple que f  ( x )=| x|  el cual es continua por

    el teorema A parte b/ y para  x∈ A ∩ B  se tiene que 02=0 y |0|=0  por

    lo quef  (0 )=0

     as6 por el teorema H se tiene que f es continua en todo R

    .

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    Corolario del teorema #

    Sean  : ,; ⊆ R . Sean y 0 abiertos en  R  tales que  : = A ∩ B . Sean

    f  : A→;   y g :B →;   funciones continuas tales que f  ( x )=g ( x ) , para todo

     x∈ A ∩ B . Entonces la función : : →;   definida por

    ( x )={f  ( x ) si x∈ Ag ( x ) si x∈BEs continua.

    Demostración1

    3aso '1  x∈ A

    3omo  x∈ A  entonces por definición de # se tiene que ( x )=f  ( x)  y como f es

    continua entonces # es continua.

    3aso (1  x∈B

    3omo  x∈B  entonces por definición de # se tiene que ( x )=g( x )  y como g es

    continua entonces # es continua.

    3aso 1  x∈ A ∩ B

    3omo  x∈ A ∩ B  entonces f  ( x )=g ( x )=( x )  y como f y g son continua entonces #

    es continua.

    s6; la función # es contin*a.

    E"emplo1

    Sea f  : R → R  definida por

    f  ( x )={2 x+1 si x0

    OSera f continua en R−{0 }

    P

    Solución1

    Sea  A= { x∈ R : x0}  luego  A ∩B=∅

    s6 para  x∈ A  se cumple que f  ( x )=2 x+1  la cual es contin*a por ser

     polinomica/ y para  x∈B  se cumple que f  ( x )= x2− x  la cual es contin*a

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    por ser polinomica/ luego por el corolario ' del teorema H se tiene que1 f es

    continua en todo  R .

    2odemos decir que las #ipótesis del teorema H y de su corolario son tan importantes

     para garanti&ar la continuidad de funciones ramificadas, !eamos un e"emplo de una

    función ramificada que solo es continua en un solo punto de su dominio.

    Ejemplo:

    Sea f  : R →R  definida por 

    f  ( x )={   x s i x∈6− x si x∈ R−6a./ 2robar que f es continua en ?

     b./ 2robar que f no es continua en  R−{0 } .

    2rueba1

    2arte a.

    f  (0 )=0  por definición de f.

    Sea x∈ R

    , por propiedad de !alor absoluto se tiene que; | x|=|− x|

    s6, |f  ( x)|=| x|  para ambos casos.

    $uego;

    ∀ ε>0,∃δ =ε>0 tal %"e| x−0|

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    2ero |f  ( x )−f  ( # )|=|− x− #|=|−( x+ # )|=| x+ #|>| x|  ya que  x  y  #  

    tienen el mismo signo.

    s6; |f  ( x )−f  ( # )|>| x|=ε

    2or lo tanto, por el teorema ' se cumple que f no es continua en  x∈ R− {0 }2or consecuencia f es continua solo en ?.

    Teorema $:

    Sean  :   e ;   subcon"untos de   R , f  : : → ;   una función.

    f   es continua si y solo si la imagen in!ersa de un con"unto abierto en ;   es

    un con"unto abierto en  :  .

    Demostración1

    (⟹)

    SeaV ⊆;   un con"unto abierto en

    ; . s6;

    ∀ 0t .% .( 

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    (⟸)

    Supongamos que f −1(V  )  es abierto en  :   para todo V ⊆ R  abierto en

    ;  .

    Sean x0∈ :   y ε>0 . Sea V =( f  ( x0 )−ε , f  ( x0 )+ε )

    s6;

    f  ( x0 )∈V ⟹ x0∈ f −1 (V  )≝.deimageninersa

    ⟹∃ δ >0 t . % . ( x0−δ , x0+δ )⊆ f −1 (V  ) por f −1 (V  )es a$ierto

    Sea  x  tal que | x− x0|0t .% .| x− x0|

  • 8/17/2019 Funciones Continuas Nuevo 2014

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    V es cerrado⟹V ces a$ierto≝.decerrado

    ⟹ f −1 (V c )esa$ierto0eorema9

    ⟹( f −1 (V  ))c esa$ierto-ema 1

    ⟹ f −1 (V  )es cerrado≝. de cerrado

    ∴ f −1 (V  ) es cerrado en : 

    s6; la imagen in!ersa de un con"unto cerrado en; 

     es un con"unto cerrado en : 

    .

    (⟸)

    Sea A

     un con"unto abierto en; 

    .

     A esa$ierto⟹ Aces cerrado≝.decerrado

    ⟹ f −1 ( Ac )escerrado por ipotesis

    ⟹ ( f −1 ( A ) )c escerrado -ema1

    ⟹ f −1 ( A ) esa$ierto≝.decerrado

    ∴ f −1

    ( A )es a$iertoen : para"n a$ierto Aen; .

    2or el teorema R se tiene que;

    f es contin"a

    'eferencias ilior*ficas

    Neb1

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    './ #ttp1TTT.gooofullsearc#.comgooglePcx=partnerKpubK

    GAAGB'AH(''BLL1dotstKGa?Ucof=)48D'?Uie=%5)K

    LU#l=esUq=TTT.monografias.comtraba"os'?#istorix#istorix.s#tml

    (./ #ttp1TTT.

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    C-C%/,0-

    En este traba"o que acabamos de presentar mostramos un enfoque más

    anal6stico de las funciones continuas a tra!Ms de !ecindad y de con"untos

    abiertos. [o obstante cabe mencionar la importancia que tienen di!ersos

    teoremas clásicos del cálculo demostrados en este traba"o desde sus principios

    usando esta definición. Sin embargo, mencionamos ortos nue!os #ec#os que no

    se mencionan en cálculo como la continuidad uniforme y su relación con la

    continuidad de funciones.

    2ara la elaboración de este traba"o tomamos en cuenta las fuentes

     bibliográficas como libros anal6sticos, de cálculo y arte de la información fue

    encontrada en la Teb en las páginas mencionadas en la bibliograf6a.

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    ,-D,CE2ág.

    8ntroducción i

    4epaso de continuidad '

    Definición ' 3ontinuidad/ (

    Definición ( 3ontinuidad en 3on"unto / (5eorema ' (

    3orolario del teorema ' 3riterio de discontinuidad/

    E"emplos de funciones continuas A

    5eorema ( A,B

    5eoremasde $6mites B

    Demostraciones de los 5eoremas de $6mites GK'G

    E"ercicios de continuidad 'GK('

    5eorema (',((

    3orolario del5eorema ((

    3ontinuación de los e"ercicios de continuidad ((,(

    5eorema A (,(A5eorema B (A,(B

    5eorema G (B

    3orolario del 5eorema G (B

    E"emplos (B

    5eorema H (G

    E"emplos (G

     3orolario del 5eorema H (G

    E"emplos (GK(L

    Definición y e"emplos (LK(R

    5eorema L (R

     3orolario del 5eorema L (R

    E"ercicios ?

    5eorema R ?,'

    $ema' ',(

    5eorema '? (

    :istoria de las )unciones 3ontinuas KH

    3onclusión L

    0ibliograf6a y 4eferencias 0ibliográficas R