#25

25 - Practica parcial

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Thu-28-11-2024 09:47 profe: Nicolás Sirolli- Mauro status: tags:


(tomar M=max{∣k∣:k∈K}M=max\{ |k|:k\in K \} )

δ=min{∣k∣:k∈K}\delta=min\{ |k|:k\in K \}

Luego:

∣ab∣≤Mδ∀ab∈K|\frac{a}{b}|\leq \frac{M}{\delta}\quad \forall \frac{a}{b}\in K

i.e., QQ es acotado. Veamos que QQ es cerrado Tomo (qn)⊆Q(q_{n})\subseteq Q con qn→qq_{n}\to q


Ejercicio 2

Probar que

f(x)=∑n≥1nn4+x4(*)f(x)=\sum_{n\geq 1}\frac{n}{n^{4} +x^{4} }\tag{*}

define una función continua y derivable en R\mathbb{R}, y expresar f′(x)f'(x) como una serie de funciones.

Dem:Dem:

f′(x)=f′(x)+0+0+0+0=∑n≥1gn(x) con g1(x)=f′(x),gn(x)=0,n>1f'(x)=f'(x)+0+0+0+0=\sum_{n\geq 1}g_{n}(x)\quad \text{ con }g_{1}(x)=f'(x),g_{n}(x)=0,\quad n>1

Vale: si

∑n≥1−4x3.n(n4+x4)2⏟fn′(x)\sum_{n\geq 1}\underbrace{ \frac{-4x^{3}.n}{(n^{4}+x^{4})^{2}} }_{ f_{n}'(x) }

converge uniformemente (a una g(x)g(x))

-->05:00 entonces ff es derivable y f′(x)=g(x)f'(x)=g(x)

Primero: necesito convergencia puntual de (∗)(*).

Usemos el criterio de Weiersttrass

nn4+x4≤nn4⏟Mn\frac{n}{n^{4} +x^{4} }\leq \underbrace{ \frac{n}{n^{4} } }_{ M_{n} } ∑n≥1Mn=∑n≥11n3<+∞\sum_{n\geq 1}M_{n}=\sum_{n\geq 1}\frac{1}{n^{3} }<+\infty

Recordar que ∑n≥11np\sum_{n\geq_{1}}\frac{1}{n^{p}} converge sii p>1p>1

Luego, (∗)(*) converge absoluta y uniformemente en R\mathbb{R}. En particular ff es continua. Restrinjamos f(x)f(x) a (−R,R)(-R,R) con R>0R>0, veamos que aquí ff es derivable. Si ∣x∣<R,|x|<R,

∣−4.x3.n(n4+x4)2∣≤4.R3.nn8\left|\frac{-4.x^{3} .n}{(n^{4} +x^{4} )^{2}}\right|\leq \frac{4.R^{3} .n}{n^{8} } ∑n≥14.R3n7<+∞\sum_{n\geq 1}\frac{4.R^{3} }{n^{7} }<+\infty

Esto último por Weierstrass. Obtuvimos

f′(x)=∑n≥1−4x3n(n4+x4)2∀x∈(−R,R)(2)f'(x)=\sum_{n\geq 1}\frac{-4x^{3} n}{(n^{4} +x^{4} )^{2}}\quad \forall x \in(-R,R)\tag{2}

-->26:30 Como RR es arbitrario, (2)(2) vale ∀x∈R\forall x \in \mathbb{R}

La derivabilidad es una propiedad local, por eso puedo ver en conjuntos acotados y luego extender a todo R\mathbb{R}.


Ejercicio 3

E⊆RE\subseteq \mathbb{R} medible tal que:

 ∃ 0≤t<1 con μ(E∩I)≤t.μ(I)∀I⊆R intervalo\:\exists\:0\leq t<1\text{ con } \mu(E\cap I)\leq t.\mu(I)\quad \forall I\subseteq \mathbb{R}\text{ intervalo}

Probar que μ(E)=0\mu(E)=0.

Sugerencia: Considerar primero el caso en que EE es abierto.}

Supongo EE abierto, no vacío. Luego  ∃ I⊆E\:\exists\:I\subseteq E intervalo no vacío y acotado, 0<μ(I)<+∞0<\mu(I)<+\infty Así,

μ(E∩I)=μ(I)≤t.μ(I)\mu(E\cap I)=\mu(I)\leq t.\mu(I) ∴ t≥1 absurdo\therefore\: t\geq 1\text{ absurdo}

Llegamos a que los intervalos abiertos y no vacíos no cumplen la hipótesis. Veamos los que si la cumplen:

Sabemos (por la G−regularidadG-regularidad ) que ∀E>0\forall\mathcal{E}>0,  ∃ G\:\exists\:G abierto con G⊇E,μ(G∖E)<EG\supseteq E,\mu(G\setminus E)<\mathcal{E} Escribo

G=⋃n≥1˙In,In intervalo abiertoG=\dot{\bigcup_{n\geq 1}}^{} I_{n},\quad I_{n}\text{ intervalo abierto} μ(E)=μ(E∩G)=μ(E∩⋃n≥1In)=μ(⋃n≥1E∩In)≤∑n≥1μ(E∩In)⏟≤t.μ(In)≤t⋅∑n≥1μ(In)\mu(E)=\mu(E\cap G)=\mu\left( E\cap \bigcup_{n\geq 1}^{} I_{n} \right)=\mu\left( \bigcup_{n\geq 1}E\cap I_{n} \right)\leq \sum_{n\geq 1}\underbrace{ \mu(E\cap I_{n}) }_{ \leq t.\mu(I_{n}) }\leq t\cdot \sum_{n\geq 1}\mu(I_{n})

Mejor tomo union disjunta así puedo usar la medida de GG

μ(E)=μ(E∩G)=μ(E∩⋃n≥1˙In)=μ(⋃n≥1˙E∩In)=∑n≥1μ(E∩In)⏟≤t.μ(In)≤t⋅∑n≥1μ(In)=t⋅μ(G)\mu(E)=\mu(E\cap G)=\mu\left( E\cap \dot{\bigcup_{n\geq 1}}^{} I_{n} \right)=\mu\left( \dot{\bigcup_{n\geq 1}}E\cap I_{n} \right)= \sum_{n\geq 1}\underbrace{ \mu(E\cap I_{n}) }_{ \leq t.\mu(I_{n}) }\leq t\cdot \sum_{n\geq 1}\mu(I_{n})=t\cdot \mu(G) =t⋅(μ(G∖E)+μ(E))G=(G∖E)⋃˙E=\underset{ G=(G\setminus E)\dot{\bigcup} E}{ t\cdot(\mu(G\setminus E)+\mu(E)) }

In∩Im=∅,n≠mI_{n}\cap I_{m}=\emptyset,\quad n\neq m

En limpio:

μ(E)≤t⋅(E+μ(E))\mu(E)\leq t\cdot(\mathcal{E}+\mu(E))

Haciendo E→0\mathcal{E}\to0

μ(E)≤t⋅μ(E)\mu(E)\leq t\cdot \mu(E)

Si 0<μ(E)<+∞  ⟹  1≤t0<\mu(E)<+\infty \implies1\leq t, absurdo.

Esto último quiere decir que no llegué a completar el ejercicio, pero en palabras del profe: "yo te pondría un B−B^{-} "

¿Puede ser μ(E)=+∞\mu(E)=+\infty ? No.

--> 31:10

Sugerencia : ver que E∩(−n,n)E\cap(-n,n) es nulo ∀n∈N\forall n\in \mathbb{N}
Luego, E=⋃n≥1EnE=\bigcup_{n\geq1}E_{n} será nulo.


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