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[Resuelto] Final 27/12/06 - Ejercicio 2

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Sea \(f\,:\,\mathbb{R}^{2}\rightarrow\mathbb{R}\) contínua en \((0,0)\). Demostrar que la función \(g(x,y)=(x+y)\cdot f(x,y)\) es diferenciable en \((x,y)=(0,0)\).
Está bien si lo hice así?:
Quiero ver que \(g\) es diferenciable.
Veamos primero que existen las derivadas parciales:
\(g_{x}(0,0)=\lim_{h\rightarrow 0} \frac{(h\cdot f(h,0))-g(0,0)}{h}=\lim_{h\rightarrow 0} f(h,0)\). (Usé \(g(0,0)=0\) ).
Ahora, como \(f\) es contínua es \((0,0)\) , \(\lim_{h\rightarrow 0} f(h,0)=f(0,0)\).
Análogamente, con \(g_{y}(0,0)\).
Luego, tengo \(g_{x}(0,0)=g_{y}(0,0)=f(0,0)\)

Ahora bastaría ver que \(\lim_{(x,y)\rightarrow (0,0)} \frac{g(x,y)-g(0,0)-g_{x}(0,0)\cdot x -g_{y}(0,0)\cdot y}{||(x,y)||} = 0\)

Reemplazando voy a tener:

$$\lim_{(x,y)\rightarrow (0,0)} \frac{(x+y)\cdot f(x,y)-f(0,0)\cdot x -f(0,0)\cdot y}{||(x,y)||} = \lim_{(x,y)\rightarrow (0,0)} \frac{(x+y)\cdot (f(x,y)-f(0,0))}{||(x,y)||}$$

Como quiero ver que ese límite vale \(0\) , quiero ver que dado \(\epsilon >0\) , existe \(\delta >0\) tal que \(||(x,y)||<\delta \Longrightarrow \bigg| \frac{(x+y)\cdot (f(x,y)-f(0,0))}{||(x,y)||} \bigg| < \epsilon\)

Acotando, (voy a usar que por ser \(f\) contínua en \((0,0)\) , dado \(\epsilon_{0}\) , en particular tal que \(0<\epsilon_{0}<\frac{\epsilon}{2}\) , existe un \(\delta_{0}\) , tal que \(||(x,y)||<\delta_{0} \Longrightarrow |f(x,y)-f(0,0)|<\epsilon_{0}\) ).

\(\bigg| \frac{(x+y)\cdot (f(x,y)-f(0,0))}{||(x,y)||} \bigg| \leq \frac{|(x+y)|\cdot |(f(x,y)-f(0,0))|}{||(x,y)||}\).
Tomando \(\delta<\delta_{0}\) sigo:

$$\frac{|(x+y)|\cdot |(f(x,y)-f(0,0))|}{||(x,y)||} \leq \frac{|(x+y)|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||}\leq \frac{|x|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||} + \frac{|y|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||}$$

Uso que \(|x|\leq ||(x,y)||\) y \(|y|\leq ||(x,y)||\) :

$$\frac{|x|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||} + \frac{|y|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||} \leq \frac{||(x,y)||\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||} + \frac{||(x,y)||\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||}\leq 2\cdot \epsilon_{0}$$

Como tomé \(\epsilon_{0}<\frac{\epsilon}{2}\)

$$\frac{||(x,y)||\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||} + \frac{||(x,y)||\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||}\leq 2\cdot \epsilon_{0}<\epsilon$$
Tomando \(\delta <\delta_{0}\) tengo que dado \(\epsilon>0\) existe \(\delta >0\) tal que \(||(x,y)||<\delta \Longrightarrow \bigg| \frac{(x+y)\cdot (f(x,y)-f(0,0))}{||(x,y)||} \bigg| < \epsilon\) , como quería ver.

Luego, \(g(x,y)\) es diferenciable en \((x,y)=(0,0)\).

Avisen si está bien por favor, de ser así, seguro que había una forma más simple, pero está bien esto?
Gracias.

Firma
$$Que\; no\; es\; lo\; que\; queriamos\; demostrar... \hspace{3cm}\Box$$

Discullpame, tengo una duda, me podes explicar por q podes tomar un Epsilon arbitrario y luegoreemplazarlo en la acotacion de la funcion?.

Yo tengo entendido de que tendriamos q darle un valor arbitrario a delta para acotarla por que a lo que queremos llegar es justamente a q sea menor que epsilon.

Si esta bien disculpa mi ignorancia 😛 y si me lo podes explicar te lo agradeceria.

Un abrazo!

Firma

Mentalmente Estable

Trato de responder:
La idea es que como \(f\) es contínua en \(f(0,0)\), afirmamos que dado \(\epsilon_{0}>0\) , existe un \(\delta_{0}>0\) tal que \(||(x,y)||<\delta_{0} \Longrightarrow |f(x,y)-f(0,0)|<\epsilon_{0}\). Ahora, seguro que si me tomo un \(0<\epsilon{0}<\epsilon\) , también va a existir algún \(\delta_{0}\) , dependiente de este \(\epsilon_{0}\) , no?. El punto es que existe, y que \(||(x,y)||<\delta_{0} \Longrightarrow |f(x,y)-f(0,0)|<\epsilon_{0}\) .

De alguna manera, la parte de \(||(x,y)||<\delta_{0} \Longrightarrow |f(x,y)-f(0,0)|<\epsilon_{0}\) me valida la cota que uso en un momento para tener \(\frac{|(x+y)|\cdot |(f(x,y)-f(0,0))|}{||(x,y)||} \leq \frac{|(x+y)|\cdot \epsilon_{0}}{||(x,y)||}\) . (siempre tomando \(\delta \leq \delta_{0}\) ).

La parte de tomar \(0<\epsilon{0}<\epsilon\) es para hacer \(2\cdot \epsilon{0} < 2\cdot \frac{\epsilon}{2} < \epsilon\) .

Nose si es lo que preguntabas, espero que se entienda lo que quiero decir :S
Saludo, que andes bien =)

Yo pensè lo siguiente... me parece màs sencillo pero no se si es correcto:

A partir del límite que qerés probar, lo dividís en tres límites y los analizas por separado.

En el primero, separàs el producto (x+y)/modulo por f(x,y) el segundo lìmite de este producto es f(00) pues f es continua. Luego, como f(00) se repite en cada termino puedo sacarlo de factor comun y obtendría algo asì:

f(00) lim (x+y-x-y)/modulo = f(00). lim (0/mòdulo) = f(00). 0 = 0

que es lo que qerìamos probar....

Perdòn que no sea muy clara la escritura... pero no tengo idea de como escribir caracteres matemàticos!!!

hay una guía de como escribir en Tex en cada seccion del foro,fijate bien...esta como título COMO ESCRIBIR EN TEX o algo por el estilo 😄

Firma

Pape Trataremos de buscarle una solución más útil que el famoso "reinicie el equipo y vea si mejora"

Gracias! voy a ver si caso algo !!

Puedo decir que como las derivadas parciales de g(x;y) existen (dan 0) y la funcion es continua en (0;0), la funcion es diferenciable en (0;0)??

NO!!!

Firma

Quimey