Função contínua: diferenças entre revisões

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Em [[matemática]], uma [[função (matemática)|função]] é '''contínua''' quando, intuitivamente, a pequenas variações nos objectos correspondem pequenas variações nas imagens. Nos pontos onde a função não é contínua, diz-se que a função é '''descontínua''', ou que se trata de um '''ponto de descontinuidade'''.
 
==Definições de Continuidade==
===Em [[espaço topológico]] ===
Diz-se que uma [[função (matemática)|função]] <math>f:X\rightarrow Y</math> entre [[espaço topológico|espaços topológicos]] é contínua se a [[imagem recíproca]] de qualquer aberto de <math>Y</math> é um aberto de <math>X</math>.
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[[Imagem:Floor function.svg|thumb|200px|direita|Esta função é descontínua nos [[número inteiro|inteiros]].]]
Estes exemplos usam propriedades da [[imagem recíproca]], ou seja, dada uma função <math>f: X \rightarrow Y</math> e um conjunto <math>A \subset Y</math>, o conjunto <math>f^{-1}(A) = \{ x \in X | f(x) \in A \}</math>.
* Seja ''<math>X''</math> um conjunto com a [[topologia discreta]] <math>\tau_X = P(X)</math>, ''<math>Y''</math> com qualquer topologia e ''<math>f''</math> qualquer função <math>f: X \rightarrow Y</math>. Então, como <math>\forall A , f^{-1}(A) \in P(X)</math>, temos que ''<math>f''</math> é uma função contínua.
* Seja ''<math>Y''</math> um conjunto com a [[topologia grosseira]] <math>\tau_Y = \{ \varnothing , Y \}</math>, ''<math>X''</math> com qualquer topologia e ''<math>f''</math> qualquer função <math>f: X \rightarrow Y</math>. Então, como os dois únicos abertos de <math>\tau_Y</math> são <math>\varnothing</math> e ''<math>Y''</math>, basta verificar se suas imagens inversas são abertos. Mas <math>f^{-1}(\varnothing) = \varnothing</math> e <math>f^{-1}(Y) = X</math>, e, por definição, <math>\varnothing</math> e ''<math>X''</math> são abertos em qualquer topologia em ''<math>X''</math>.
* Sejam <math>f: X \rightarrow Y</math> e <math>g: Y \rightarrow Z</math> funções contínuas. Então <math> g \circ f: X \rightarrow Z</math> também é uma função contínua. Prova: qualquer que seja <math>A \subset Z</math> aberto, pela continuidade de ''<math>g''</math>, temos que <math>g^{-1}(A)</math> é um aberto em ''<math>Y''</math>. Portanto, pela continuidade de ''<math>f''</math>, <math>f^{-1}(g^{-1}(A))</math> é um aberto em <math>X</math>. Mas <math>f^{-1}(g^{-1}(A)) = (g \circ f)^{-1}(A)</math>, o que prova a continuidade de <math>g \circ f</math>.
 
===Em [[espaço métrico]] ===
Diz-se que uma [[função (matemática)|função]] <math>f</math> é contínua no ponto <math>x=a</math> se existir o [[limite]] de <math>f(x)</math> com <math>x</math> tendendo a ''<math>a''</math> e esse limite for igual a <math>f(a)</math>.
 
Em [[análise real]], essa definição é escrita na forma tradicional Epsilon-Delta, ou seja, diz-se que uma função ''<math>f''</math> é contínua num ponto ''<math>a''</math> do seu domínio se, dado <math>\epsilon > 0, \exist \delta > 0</math> tal que se <math>a - \delta < x < a + \delta</math> então <math>f(a) - \epsilon < f(x) < f(a) + \epsilon </math>.
 
Esta definição, com uma pequena adaptação, pode ser usada para uma função de um [[espaço métrico]] ''<math>E''</math> em outro espaço métrico <math>F</math>: a função ''<math>f''</math> é contínua em <math>a \in E</math> quando dado <math>\epsilon > 0, \exist \delta > 0</math> tal que <math>\forall x \in E, d_E(x, a) < \delta \rightarrow d_F(f(x), f(a)) < \epsilon</math>.
 
Diz-se que ''f'' é contínua em seu [[Domínio (matemática)|domínio]], ou simplesmente contínua, se ela for contínua em todos os pontos desse domínio.
 
=== Equivalência das Definições ===
Se ''<math>E''</math> e ''<math>F''</math> são [[espaço métrico|espaços métricos]], e <math>\tau_E \mbox{ e } \tau_F</math> as topologias geradas pelas métricas em ''<math>E''</math> e ''<math>F''</math>, então uma função <math>f: E \rightarrow F</math> é contínua pela definição topológica se, e somente se, ela é contínua pela definição métrica.
 
== Definição em=Em termos de limites ===
== Função Sequencialmente Contínua ==
Uma função <math>f: E \rightarrow F</math>, em que ''E'' e ''F'' são espaços topológicos, é '''sequencialmente contínua''' em um ponto <math>a \in E</math> quanto ela ''comuta'' com o limite de sequências, ou, em outras palavras, quando para toda sequência <math>x_i \in E</math> cujo limite (em ''E'') seja ''a'', temos que o limite (em ''F'') de <math>f(x_i)</math> é f(a). Uma forma elegante de escrever isso é <math>\lim_{i \rightarrow \infty} f(x_i) = f(\lim_{i \rightarrow \infty} x_i)</math>.
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Se E é espaço métrico as definições são equivalentes. Ou seria quando F é espaço métrico?
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== Definição em termos de limites ==
Uma função <math>f(x)</math> é dita ser contínua em um ponto <math>a</math> de seu domínio se:
:<math>\lim_{x\to a}f(x)=f(a)</math>
Observa-se que esta definição exige que o limite à esquerda exista assim como o limite da direita e que a função esteja definida no ponto com o mesmo valor de limite para o ponto.
 
== Função CompostaSequencialmente Contínua ==
Uma função <math>f: E \rightarrow F</math>, em que ''<math>E''</math> e ''<math>F''</math> são espaços topológicos, é '''sequencialmente contínua''' em um ponto <math>a \in E</math> quanto ela ''comuta'' com o limite de sequências, ou, em outras palavrasseja, quando para toda sequência <math>x_i \in E</math> cujo limite (em ''<math>E''</math>) seja ''<math>a''</math>, temos que o limite (em ''<math>F''</math>) de <math>f(x_i)</math> é <math>f(a)</math>. Uma forma elegante de escrever isso é <math>\lim_{i \rightarrow \infty} f(x_i) = f(\lim_{i \rightarrow \infty} x_i)</math>.
Se <math>f: E \to F</math> e <math>g: F \to G</math> são funções contínuas, então é imediato (pela definição usando topologias) que a [[função composta]] <math>g \circ f: E \to G</math> é contínua.
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Se E é espaço métrico as definições são equivalentes. Ou seria quando F é espaço métrico?
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== Propriedades ==
*Função Composta: Se <math>f: E \to F</math> e <math>g: F \to G</math> são funções contínuas, então é imediato (pela definição usando topologiastopológica) que a [[função composta]] <math>g \circ f: E \to G</math> é contínua.
* Se <math>f:X \rightarrow Y</math> é uma bijeção contínua de um [[espaço topológico]] compacto X em um espaço topológico de [[Espaço de Hausdorff|Hausdorff]] Y, então f é um homeomorfismo.
* OSe conjunto<math>f:X dos\rightarrow zerosY</math> deé uma aplicaçãobijeção contínua entrede um [[espaço topológico]] X e a reta realcompacto <math>\mathbb{R}X</math>, com a topologia usual, éem um conjuntoespaço fechado.topológico Em particular, o conjunto dasde [[matrizEspaço singularde Hausdorff|matrizes singularesHausdorff]] é fechado em <math>\mathbb{R}^{n\times n}Y</math>, poisentão o<math>f</math> determinanteé defineum uma aplicação contínua nesse espaçohomeomorfismo.
* O conjunto dos zeros de uma aplicação contínua entre um espaço topológico <math>X</math> e a reta real <math>\mathbb{R}</math>, com a topologia usual, é um conjunto fechado. Em particular, o conjunto das [[matriz singular|matrizes singulares]] é fechado em <math>\mathbb{R}^{n\times n}</math>, pois o determinante define uma aplicação contínua nesse espaço.
* Sejam ''<math>X''</math> e ''<math>Y''</math> dois [[Espaço topológico|espaços topológicos]], <math>U \subset X</math> e <math>f:X \rightarrow Y</math> uma aplicação contínua. Então ''<math>f''</math> restrita a ''<math>U''</math> ainda é uma aplicação contínua.
 
==Referências==