Avanzado-Práctica 12 - Continuidad II - Compacidad I

Tema: Continuidad II - Compacidad I

Thu-03-10-2024 11:30 profe: Mauro status: tags: Compacidad


Retomemos los ejercicios que quedaron pendientes:

  1. Si xXx \in X es punto aislado entonces ff es continua en xx

Sea E>0\mathcal{E}>0. r>0B(x,r)X={x}\:\exists\:r>0\:|\:B(x,r)\bigcap X=\{ x \}. Pues xx es punto aislado. Tomo δ=r\delta=r. Luego para todo yB(x,δ)    d(f(x),f(y))=0<Ey \in B(x,\delta)\implies d(f(x),f(y))=0<\mathcal{E}

  1. Si f(x)Yf(x)\in Y es punto aislado entonces es continua en x    fx \iff f es constante en un entorno de xx.

)\Rightarrow) Sea f(x)f(x) punto aislado, tengo que

r>0B(f(x),r)Y={f(x)}\:\exists\:r>0\:|\: B(f(x),r)\bigcap Y=\{ f(x) \}

Además, como ff continua en xx:

E>0,δ>0f(B(x,δ))B(f(x),E)\forall \mathcal{E}>0,\:\exists\:\delta>0\:|\: f(B(x,\delta))\subseteq B(f(x),\mathcal{E})

Para E=r\mathcal{E}=r, debe existir un tal δ\delta tal que

f(B(x,δ)){f(x)}f(B(x,\delta))\subseteq \{ f(x) \}

xB(x,δ)\forall x'\in B(x,\delta) debe ser que f(x)=f(x)f(x)=f(x')     f\implies f es constante en un entorno de xx.

)\Leftarrow) ff es constante en un entorno de x    δxB(x,δ):f(x)=x    f(B(x,δ))={x}x \implies \:\exists\:\delta\:|\:\forall x'\in B(x,\delta):f(x')=x \implies f(B(x,\delta))=\{ x \} Luego Ef(x)B(f(x),E)    xB(f(x),E)    f(B(x,δ))B(f(x),E)    f\forall\mathcal{E}\quad f(x)\in B(f(x),\mathcal{E})\implies x \in B(f(x),\mathcal{E})\implies f(B(x,\delta))\subseteq B(f(x),\mathcal{E})\implies f continua en xx.

\quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \square

Continuidad

Teorema del valor medio:\text{Teorema del valor medio:} f:[a,b]R continua y derivable en (a,b)c(a,b)f(a)f(b)ab=f(c) \text{$f:[a,b]\to \mathbb{R}$ continua y derivable en $(a,b)$. $\:\exists\:c\in(a,b)\:|\: \frac{f(a)-f(b)}{a-b}=f'(c)$ }

Sea IRI\subseteq \mathbb{R} un intervalo y f:IRf:I\to \mathbb{R} derivable con derivada acotada. Entonces ff es uniformemente continua.

Dem:Dem: Por hipótesis M>0f(x)MxI\:\exists\:M>0\:|\:|f'(x)|\leq M\quad\forall x \in I. Luego para x<yx<y en II:

f(x)f(y)=f(c)(xy)M.xy|f(x)-f(y)|=|f'(c)(x-y)|\leq M.|x-y|

Probar continuidad uniforme. Fijo E>0\mathcal{E}>0. Consideremos δ=EM\delta= \frac{\mathcal{E}}{M} Ahora, dados x,zXxz<δx,z\in X\:|\:|x-z|<\delta sucede que

f(x)f(z)M.xz<M.δ=E|f(x)-f(z)|\leq M.|x-z|<M.\delta=\mathcal{E}

Compacidad

Vimos que compacidad     \implies cerrado y acotado.


Una bola cerrada en el espacio métrico Q\mathbb{Q} con la métrica usual no es completa.

Dem:Dem: Dada una bola, podemos tomar (an)n(a_{n})_{n} en la bola tal que tiene límite en RQ\mathbb{R}\setminus \mathbb{Q}. Luego cualquier subsucesión debe converger a lo mismo. Pero el límite no está en la bola. Dada B(x,E)Q,E>0B(x,\mathcal{E})\subseteq \mathbb{Q}, \mathcal{E}>0

kRQenB(x,E3)\:\exists\:k\in \mathbb{R}\setminus \mathbb{Q}\:en\:B\left( x, \frac{\mathcal{E}}{3} \right)

Luego

anQanB(k,E3n)\:\exists\:a_{n}\in \mathbb{Q}\:|\: a_{n}\in B\left( k, \frac{\frac{\mathcal{E}}{3}}{n} \right)

Pensando en R\mathbb{R}, esta bola.

nNank\forall n\in \mathbb{N}\quad a_{n}\to k

xanxk+kanE3+E3<E|x-a_{n}|\leq |x-k|+|k-a_{n}|\leq \frac{\mathcal{E}}{3}+ \frac{\mathcal{E}}{3}<\mathcal{E}

Ejercicio

Si KK es un conjunto finito. Entonces es compacto.

Idea: vamos a tener un elemento que se repite inf.


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