limitevv
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| - | vvv | + | A noção de continuidade para funções de várias variáveis é similar ao caso unidimensional. |
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| + | Seja $ f: \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R} $ uma função real e $ a=(a_1, \cdots, a_n) $ pertencente ao domínio. Então a continuidade da $ f $ no ponto $ a $ é definida como a seguir: | ||
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| + | Dado uma tolerância de erro $ \epsilon > 0 $ existe um número $ \delta > 0 $ tal que se $ \|x-a\| \leq \delta $ então $ |f(x)-f(a)| \leq \epsilon. $ Observe que $ x, a \in \mathbb{R}^n $ e por isto usamos $ \| . \| $ para identificar a norma da diferença. | ||
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| + | Isto quer dizer que <color # | ||
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| + | Existe uma forma ligeiramente diferente de falar sobre continuidade que é equivalente: | ||
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| + | Em breve quando definimos a noção de limite, como no cálculo de uma variável, acharemos uma definição equivalente para continuidade em termos de limite. | ||
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| + | Exemplo1: Considere função afim $ f: \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}, f(x_1, \cdots, x_n) = c_0 + c_1 x_1 + \cdots + c_n x_n. $ Vamos mostrar que essa função é contínua em todo $ a \in \mathbb{R}^n. $ | ||
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| + | Vamos ver, quão próximo $ x_i $ e $ a_i $ devem estar para que $ f(x) $ e $ f(a) $ sejam $ \epsilon $ próximos. | ||
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| + | $ |f(x) - f(a)| = |c_1(x_1-a_1) + \cdots + c_1 (x_n -a_n)| \leq |c_1(x_1-a_1)| + |c_1 (x_2-a_2)| + \cdots |c_n (x_n - a_n)| $ | ||
| + | |||
| + | Observe que se $ |c_i (x_i - a_i)| \leq \frac{\epsilon}{n} $ então $ |f(x)-f(a)| \leq \epsilon. $ Portanto bastava que $ |c_i||x_i - a_i| \leq \frac{\epsilon}{n} | ||
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| + | Bem, se $ c_i=0 $ teríamos problema na escolha acima, porém este problema é de menos! bastaria então escolhermos $ |x_i - a_i| \leq \frac{\epsilon}{(|c_i|+1)n}. $ | ||
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| + | Um exemplo de funções afins é a função de projeção: $ \pi_k : \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}, \pi_k (x_1, | ||
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| + | Exemplo/ | ||
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| + | Seja $ f: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R} $ e $ f(x, y)=xy. $ Mostre que $ f $ é contínua em todo $ \mathbb{R}^2. $ | ||
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| + | Seja $ g: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R} $ e $ g(x, y)=\frac{x}{y}. $ Mostre que $ f $ é contínua em todo $ a=(a_1,a_2) \in \mathbb{R}^2 $ tal que $ a_2 \neq 0. $ Ou seja $ g$ é contínua (claro, no seu domínio.) | ||
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| + | Observem que se $ f: S \subset \mathbb{R}^n | ||
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| + | Composição de funções: | ||
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| + | Proposição: | ||
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| + | Com essa proposição podemos analisar continuidade de funções racionais. | ||
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| + | Por exemplo considere polinômios simples como $ f(x_1, \cdots, x_n) = x_1^{k_1} x_2^{k_2} \cdots x_n^{k_n}. $ Então $ f $ é contínua em todo $ \mathbb{R}^n. $ Para ver como provamos tal continuidade vamos ver um exemplo mais simple: $ g: \mathbb{R}^3 \rightarrow \mathbb{R}, g(x, | ||
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| + | $ P : \mathbb{R}^3 | ||
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| + | e | ||
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| + | $ Q : \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}, p(x,y)= xy $ | ||
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| + | então $ f= Q \circ P.$ | ||
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| + | Já que a soma das funções contínuas, é contínua teremos que toda função polinomial é contínua. | ||
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| + | Continuando este tipo de argumentos podemos concluir que toda função | ||
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| + | **Limite e continuidade** | ||
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| + | Primeiramente definimos pontos limites de um subconjunto $ S \subset \mathbb{R}^n. $ Lembrem que uma bola aberta em torno de $ a $ e de raio $ r $ é $ \{ x \in \mathbb{R}^n: | ||
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| + | Uma bola furada é $ \{ x \in \mathbb{R}^n: | ||
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| + | Definição: | ||
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| + | Exemplo: Os pontos limite do anel $ \{ x \in \mathbb{R}^n, | ||
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| + | Definição (Limite): Seja $ f: S \subset \mathbb{R}^n \rightarrow \mathbb{R}^m$ e $ a $ um ponto limite de $ S. $ Então $ \lim_{x \rightarrow a} f(x)= b \in \mathbb{R}^m $ se para qualquer $ \epsilon > 0 $ existe $ \delta > 0 $ tal que para todo $ y \in S \cap B^{*}(a, r) $ temos | ||
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| + | onde $ B^{*}(a, r)$ é bola furado em torno de $ a $ e de raio $ \delta. $ | ||
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| + | Na definição de limite o ponto $ a $ não precisa estar no domínio da função. Mesmo se $ a $ pertencer ao domínio da função, o limite pode não coincidir com $ f(a). $ | ||
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| + | Definição de continuidade: | ||
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| + | Se $ a \in S $ (domínio da função $ f: S \rightarrow \mathbb{R}^m $) então $ f $ é contínua no ponto $ a $ se | ||
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| + | $ \lim_{x \rightarrow a} f(x)= f(a). $ | ||
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| + | Exemplo: | ||
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| + | Considere $ S = \mathbb{R}^2 \setminus \{(0, 0)\} $ e $ f: S \rightarrow \mathbb{R} $ definida como: | ||
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| + | $ f(x, y)= \frac{xy}{x^2 + y^2} $. Calculamos $ \lim_{(x, y) \rightarrow (0, 0)} f(x, y). $ Vamos aproximar ao orígem $ (0,0) $ ao longo da reta $ y=kx $, ou seja considerem pontos $ (x, kx) $ e analisamos | ||
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| + | Concluímos que o limite | ||
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| + | Exercício: | ||
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| + | Considere $ S = \mathbb{R}^2 \setminus \{(0, 0)\} $ e $ f: S \rightarrow \mathbb{R} $ definida como: | ||
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| + | $ f(x, y)= \frac{x^m y^n}{x^2 + y^2} $ onde $ m, n \geq 0 $ inteiros. Calcule $ \lim_{(x, y) \rightarrow (0, 0)} f(x, y). $ | ||
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| + | Considere $ \lim_{(x, y)\rightarrow (0, 0)}\frac{x^2y}{x^4+y^2}.$ Se convergirmos ao longo da reta $ y=kx $ então o limite | ||
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| + | $ \lim_{x \rightarrow 0} \frac{x^2 (kx)}{x^4+ k^2 x^2} = 0$, porém se convergirmos ao longo das parábolas $ y=kx^2 $ teremos | ||
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| + | $ \lim_{x \rightarrow 0} \frac{x^2 (kx^2)}{x^4+ k^2 x^4} = \frac{k}{1+k^2}$ que depende de $ k$. Portanto o limite não existe. | ||
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| + | As vezes é conveniente usar coordenadas polares para calcular limites. | ||
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| + | Utilizando coordenadas polares $ x=rcos(\theta), | ||
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| + | Exemplo: Calcule $ \lim_{(x, y)\rightarrow (0, 0)} \frac{e^{-x^2 -y^2}-1}{x^2 + y^2}.$ | ||
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| + | Usando coordenadas polares, vamos calcular | ||
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| + | $ \lim_{r \rightarrow 0} \frac{e^{-r^2} -1}{r^2}$ que tem determinação de tipo $ " | ||
limitevv.1693244764.txt.gz · Last modified: 2023/08/28 14:46 by tahzibi