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Teoremi limiti: Unicità, permanenza del segno e carabinieri, Appunti di Matematica

Tre importanti teoremi riguardanti i limiti di funzioni: l'unicità del limite, la permanenza del segno e il teorema dei 'carabinieri'. Il primo teorema afferma che il limite di una funzione, quando esiste, è unico. La seconda afferma che se una funzione ha limite diverso da zero, esiste un intervallo in cui la funzione ha lo stesso segno del suo limite. Il terzo teorema, noto anche come teorema dei 'carabinieri', afferma che se tre funzioni soddisfano determinati requisiti, e due di esse tendono ad un limite finito, allora la terza funzione lo farà anch'essa. Le dimostrazioni sono fornite per ognuno dei tre teoremi.

Tipologia: Appunti

2019/2020

Caricato il 21/01/2020

Diana_2020
Diana_2020 🇮🇹

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Teorema dell'unicita' del limite
Il teorema dell'unicita' del limite dice che il limite, quando esiste, e' unico, cioe' una funzione
non puo' assumere al limite due valori diversi.(in pratica significa che stringendo l'intervallo
l'intervallo stesso non si suddivide ma resta tutto unito anche quando diventa piccolissimo; cosa
d'altra parte necessaria se vogliamo sostituire il concetto di intervallo al concetto di punto)
Per dimostrarlo basta ragionare per assurdo: supponiamo che non sia vero il risultato e
mostriamo che non e' vero il teorema.
se non fosse vero che abbiamo un solo valore ne avremmo due diversi, ma allora questi due
valori sarebbero due punti ad una certa distanza, allora se prendiamo epsilon minore di quella
distanza l'intervallo non potra' contenere entrambe i limiti e quindi non vale il concetto di limite.
In termini matematici sembra un po' piu' complicato, ma e' la stessa cosa
Supponiamo esistano due limiti e dimostriamo che in tal caso non puo' esistere nessun limite.
I due limiti siano
limx->x0 f(x)=l1
limx->x0 f(x)=l2 con l1<l2
Essendo i due limiti diversi la loro differenza in modulo sara' la distanza
distanza=|l1-l2 |
ora pongo
= | l1-l2 | /2
cioe' scelgo uguale alla meta' della distanza ed il gioco e' fatto: ho creato una coperta troppo
corta che non puo' coprire contemporaneamente i due limiti
Ora e' impossibile avere contemporaneamente
|f(x)-l 1 |<
|f(x)-l 2 |<
Perche' l'intervallo non puo' coprire contemporaneamente l 1 ed l 2 in quanto la loro distanza e'
maggiore di ed allora non puo' esistere il limite. Come volevamo dimostrare
Teorema della permanenza del segno
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Teorema dell'unicita' del limite

Il teorema dell'unicita' del limite dice che il limite, quando esiste, e' unico, cioe' una funzione non puo' assumere al limite due valori diversi.(in pratica significa che stringendo l'intervallo l'intervallo stesso non si suddivide ma resta tutto unito anche quando diventa piccolissimo; cosa d'altra parte necessaria se vogliamo sostituire il concetto di intervallo al concetto di punto) Per dimostrarlo basta ragionare per assurdo: supponiamo che non sia vero il risultato e mostriamo che non e' vero il teorema. se non fosse vero che abbiamo un solo valore ne avremmo due diversi, ma allora questi due valori sarebbero due punti ad una certa distanza, allora se prendiamo epsilon minore di quella distanza l'intervallo non potra' contenere entrambe i limiti e quindi non vale il concetto di limite. In termini matematici sembra un po' piu' complicato, ma e' la stessa cosa Supponiamo esistano due limiti e dimostriamo che in tal caso non puo' esistere nessun limite. I due limiti siano limx->x0 f(x)=l limx->x0 f(x)=l2 con l1<l Essendo i due limiti diversi la loro differenza in modulo sara' la distanza distanza=|l1-l2 | ora pongo = | l1-l2 | / cioe' scelgo uguale alla meta' della distanza ed il gioco e' fatto: ho creato una coperta troppo corta che non puo' coprire contemporaneamente i due limiti Ora e' impossibile avere contemporaneamente |f(x)-l 1 |< |f(x)-l 2 |< Perche' l'intervallo non puo' coprire contemporaneamente l 1 ed l 2 in quanto la loro distanza e' maggiore di ed allora non puo' esistere il limite. Come volevamo dimostrare

Teorema della permanenza del segno

Il teorema dice che se una funzione ha limite diverso da zero esiste tutto un intervallo ove la funzione ha lo stesso segno del suo limite. La dimostrazione e' molto simile a quella del teorema sull'unicita' del limite: bastera' fare una coperta abbastanza stretta che contenga il limite ma non lo zero Se il limite e' diverso da zero ci sara' una certa distanza fra il limite e lo zero, quindi se consideriamo uguale alla meta' di questa distanza l'intervallo che copre il limite non potra' raggiungere lo zero, pertanto in tutto questo intervallo il segno della funzione sara' uguale a quello del limite

Teorema della maggiorante e della minorante

(Teorema dei "carabinieri")

Se abbiamo tre funzioni, la prima maggiore delle altre due (maggiorante) e la terza minore delle altre due (minorante) allora se sia la prima che la terza funzione tendono ad un limite finito l allora anche la seconda deve tendere allo stesso limite Inutile dire che la prima e la terza funzione fanno da carabinieri e prendono in mezzo la seconda per portarla in prigione nel limite Dirlo in forma matematica e' un po' piu' laborioso Se abbiamo tre funzioni: y=f(x) y=g(x) y=h(x) tali che f(x)≥g(x)≥h(x) se abbiamo inoltre che limx->x0 f(x)=l e limx->x0 h(x)=l allora vale anche limx->x0 g(x)=l Per un accenno di dimostrazione posso dire che prendendo un intorno completo che contenga l per f(x) e prendendo un altro intorno completo che contenga l per h(x) siccome g(x) e' compresa fra le due funzioni bastera' considerare l'intervallo intersezione dei due intorni per avere un intorno completo di l per la funzione g(x)