Avanzado 2C2025 P6 -

Thu-25-09-2025 11:17 profe: Cecilia De Vita status: tags:


Ejercicio 1

Sea (E,d)(E,d) un espacio métrico y sea (an)nNE( a_{n} )_{n \in \mathbb{N}}\subseteq E tal que anaEa_{n} \longrightarrow a \in E . Si A={an:nN}A=\{ a_{n}:n\in \mathbb{N} \}, probar que A={a}A'=\{ a \} o A=A'=\emptyset .

Sol:Sol_{}: Mi único candidato a ser de acumulación es a.a. Siempre y cuando aana\neq a_{n} para todo n.n. Entonces solo hay que probar que o es {a}\{ a \} o es .\emptyset.

Si n0N\:\exists\:n_{0}\in \mathbb{N} tal que an=ann0a_{n}=a\quad\forall n\geq n_{0}, entonces A=.A'=\emptyset. Supongamos que no ()(*) , quiero ver que A={a}A'=\{ a \} Vale que {a}A\{ a \}\subseteq A' , pues anaa_{n}\longrightarrow a y vale ().(*).

Supongamos que existe bA,bab \in A',b\neq a

bA    r>0,B(b,r)A es infinitob \in A'\iff \forall r>0,B(b,r) \cap A \text{ es infinito}

Considero r=d(b,a)r=d(b,a). Como anaa_{n}\to a n0N\:\exists\:n_{0} \in \mathbb{N} tal que d(an,a)<r2nn0d(a_{n},a)<\frac{r}{2}\quad\forall n\geq n_{0}
Como bAb \in A' , B(b,r)AB(b,r)\cap A es infinito Esto es, (ank)kN\:\exists\: ( a_{n_{k}} )_{k \in \mathbb{N}} tal que ankB(b,r2)ka_{n_{k}} \in B\left( b,\frac{r}{2} \right)\quad\forall k Sé que k0Nnk0n0\:\exists\:k_{0} \in \mathbb{N}\bigm|n_{k_{0}}\geq n_{0} Entonces, si nknk0:n_{k}\geq n_{k_{0}}:

r=d(a,b)d(a,ank)+d(ank,b)<rr=d(a,b)\leq d(a,a_{n_{k}})+d(a_{n_{k}},b)<r

Absurdo. Luego, debe ser que A={a}A'=\{ a \}


Ejercicio 2

Sea kNk \in \mathbb{N} y (Rk,d2)(\mathbb{R}^{k},d_{2}) espacio métrico. Sea (an)nNRk( a_{n} )_{n \in \mathbb{N}}\subseteq \mathbb{R}^{k} y aRka \in \mathbb{R}^{k}. Notar que

an=(an(1),an(2),,an(k));a=(a(1),a(2),,a(k))a_{n}=(a_{n}^{(1)} ,a_{n}^{(2)} ,\dots,a_{n}^{(k)} )\quad ;\quad a=(a ^{(1)} ,a ^{(2)} ,\cdots,a ^{(k)} )

Probar que and2a    an(i)a(i)1ika_{n} \overset{ d_{2} }{ \longrightarrow } a \iff a_{n}^{(i)}\overset{ |\cdot| }{ \longrightarrow } ^{a(i)}\quad\forall{1}\leq i\leq k

Dem:Dem:     )\implies) Sea 1ik:an(i)a(i)1\leq i\leq k:|a_{n}^{(i)}-a ^{(i)}|

En Rk\mathbb{R}^{k} las métricas son equivalentes. Lo relaciono con la distancia infinito.

0an(i)a(i)maxian(i)a(i)=d(an,a)por ej de la guiad2(an,a)por hip.00 \leq |a_{n}^{(i)}-a ^{(i)}| \leq \underset{ i }{ max } \: |a_{n}^{(i)}-a ^{(i)}|=d_{\infty}(a_{n},a)\overset{ \text{por ej de la guia} }{ \leq } d_{2}(a_{n},a) \underset{ \text{por hip.} }{ \longrightarrow } 0

Así an(i)a(i)01ik|a_{n}^{(i)}-a ^{(i)}| \longrightarrow 0 \quad\forall 1\leq i\leq k

    )\impliedby) Ahora sé que an(i)a(i)01ik|a_{n}^{(i)}-a ^{(i)}|\longrightarrow 0 \quad\forall 1\leq i\leq k Quiero ver que d2(an,a)0d_{2}(a_{n},a) \longrightarrow 0

0d2(an,a)kd(an,a)=kan(i0)a(i0)00\leq d_{2}(a_{n},a) \leq k \cdot d_{\infty}(a_{n},a) =k \cdot |a_{n}^{(i_{0})}-a ^{(i_{0})}| \longrightarrow 0

Así, and2aa_{n} \overset{ d_{2} }{ \longrightarrow } a


Ejercicio 3

Sea (fn)nNC([0,1])( f_{n} )_{n \in \mathbb{N}}\subseteq C([0,1]) tal que fndff_{n} \overset{ d_{\infty} }{ \longrightarrow } f Probar que fn(x)f(x)f_{n}(x)\longrightarrow f(x) para todo x[0,1]x \in[0,1]

Dem:Dem: Sea x[0,1]x \in[0,1]

0fn(x)f(x)maxx[0,1]fn(x)f(x)=d(fn,f)por hip.00\leq |f_{n}(x)-f(x)|\leq \underset{ x \in[0,1] }{ max }\:|f_{n}(x)-f(x)|=d_{\infty}(f_{n},f) \underset{ \text{por hip.} }{ \longrightarrow } 0

Vale la vuelta? Es decir, si fn(x)f(x)x[0,1]    fnff_{n}(x)\longrightarrow f (x)\quad\forall x \in[0,1]\implies f_{n} \longrightarrow f No, contraejemplo: Considero fn(x)=xnf_{n}(x)=x^{n}. Notar que (fn)nNC([0,1])( f_{n} )_{n \in \mathbb{N}}\subseteq C([0,1]) pues fnf_{n} es un polinomio nN\forall n \in \mathbb{N} Sea x[0,1],x \in[0,1], tenemos que

fn(x)={00x<11x=1f_{n}(x)=\begin{cases} 0 & 0\leq x<1 \\ 1 & x=1 \end{cases}

Es cierto que fndff_{n} \overset{ d_{\infty} }{ \longrightarrow } f ? No, ni siquiera tiene sentido porque f∉C([0,1])f \not\in C([0,1])
Notar que

d(fn,f)=maxx[0,1]fn(x)f(x)=maxx[0,1)xn∄d_{\infty}(f_{n},f) =\underset{ x \in[0,1] }{ max }\:|f_{n}(x)-f(x)|=\underset{ x \in[0,1) }{ max }\: |x^{n} | \quad \:\not\exists\:

El límite puntual de funciones continuas puede no ser continuo.

¿Qué sucede si utilizamos d1d_{1}, con fn(x)=xnf_{n}(x)=x^{n} ?

d1(fn,0)=01fn(x)0dx=01xndx=xn+1n+101=1n+10d_{1}(f_{n},0)=\int_{0}^{1} |f_{n}(x)-0| \, dx =\int_{0}^{1} x^{n} \, dx = \frac{x^{n+1} }{n+1}\bigm|_{0}^{1} =\frac{1}{n+1} \longrightarrow 0

Esto me dice que d1d_{1} y dd_{\infty} no son equivalentes en C([0,1])C([0,1])

Pregunta: Si (fn)nNC([0,1])( f_{n} )_{n \in \mathbb{N}}\subseteq C([0,1]) y fC([0,1])f \in C([0,1]) son tales que fn(x)f(x)[0,1]f_{n}(x)\longrightarrow f(x) \quad\forall \in[0,1]. Vale que fndf?f_{n} \overset{ d_{\infty} }{ \longrightarrow } f?


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