Problemi con il teorema di unicità del limite di funzioni
Buona sera a tutti,
Sto' studiando i limiti e ho problemi con la dimostrazione del teorema di unicità del limite di una funzione.
Praticamente non capisco perché se $l$ ed $l'$ siano due limiti distinti di $f(x)$ per $x \to x_0$, allora esistono due intorni di $l$ e $l'$ disgiunti. Non capisco qual'è la corrispondenza e questo mi fa pensare che io non abbia compreso bene la definizione di limite.
Perché praticamente gli intorni si prendono disgiunti, cosa accade se non lo fossero?
Sto' studiando i limiti e ho problemi con la dimostrazione del teorema di unicità del limite di una funzione.
Praticamente non capisco perché se $l$ ed $l'$ siano due limiti distinti di $f(x)$ per $x \to x_0$, allora esistono due intorni di $l$ e $l'$ disgiunti. Non capisco qual'è la corrispondenza e questo mi fa pensare che io non abbia compreso bene la definizione di limite.
Perché praticamente gli intorni si prendono disgiunti, cosa accade se non lo fossero?
Risposte
Sto studiando come te per l'orale, e non ti garantisco niente, ma provo a spiegartela passo per passo..
Sia quindi, $ f : A -> R e lim_(x -> x_0) f(x)=l $ e $ f(x)=l'$.
Bisogna dimostrare che $ l=m $
Per dimostrare l'unicità del limite si procede per assurdo.
Si suppone che appunto $ l $ e $ l' $ siano allora i limiti di $ f(x) $.
Allora per definizione esistono due intorni $ V $ di $ l $ e $ V' $ di $ l' $ disgiunti ( $: I nn I' = O/ $ )
Per definizione di limite, $ EE U $ e $ U' $ intorni di $ x_0 $, per cui vale:
[size=85]( def. limite per $ f:A->R $, $ lim_(x -> x_0) f(x)=l $, $ l $ è limite, se $ AA $ intorno $ U $ di $ l in R, EE $ un intorno $ V : f(x) in U $ con $ x ≠ x_0 $ in $ V nn A $)[/size]
- $ f(x) AA V, AA x in U nn A ≠ x_0$
e
- $ f(x) AA V', AA x in U' nn A ≠ x_0$
Quindi $ U nn U' $ è un'altro intorno di $ x_0 $, ed essendo $x_0$ punto di accumulazione per $ A $ quale contiene un punto $ x $ di $ A $ $ ≠x_0 $, pertanto si ha che $ f(x) $ è contemporaneamente in $ V $ e $ V' $, quali sono disgiunti, ed essendo questo assurdo perché non possibile che $ f(x) $ sia contemporaneamente in entrambi, a meno che coincidono, perciò come volevasi dimostrare è verificata la tesi.
Sia quindi, $ f : A -> R e lim_(x -> x_0) f(x)=l $ e $ f(x)=l'$.
Bisogna dimostrare che $ l=m $
Per dimostrare l'unicità del limite si procede per assurdo.
Si suppone che appunto $ l $ e $ l' $ siano allora i limiti di $ f(x) $.
Allora per definizione esistono due intorni $ V $ di $ l $ e $ V' $ di $ l' $ disgiunti ( $: I nn I' = O/ $ )
Per definizione di limite, $ EE U $ e $ U' $ intorni di $ x_0 $, per cui vale:
[size=85]( def. limite per $ f:A->R $, $ lim_(x -> x_0) f(x)=l $, $ l $ è limite, se $ AA $ intorno $ U $ di $ l in R, EE $ un intorno $ V : f(x) in U $ con $ x ≠ x_0 $ in $ V nn A $)[/size]
- $ f(x) AA V, AA x in U nn A ≠ x_0$
e
- $ f(x) AA V', AA x in U' nn A ≠ x_0$
Quindi $ U nn U' $ è un'altro intorno di $ x_0 $, ed essendo $x_0$ punto di accumulazione per $ A $ quale contiene un punto $ x $ di $ A $ $ ≠x_0 $, pertanto si ha che $ f(x) $ è contemporaneamente in $ V $ e $ V' $, quali sono disgiunti, ed essendo questo assurdo perché non possibile che $ f(x) $ sia contemporaneamente in entrambi, a meno che coincidono, perciò come volevasi dimostrare è verificata la tesi.
Quindi praticamente dai risultati arriviamo a dire che $f(x)$ appartiene sia a $V$ che $V'$, questo perché?
Poi in tutto abbiamo dimostrato che non si possono prendere $V$ e $V'$ disgiunti? Perché la sua conseguenza è che $l=l'$?
Praticamente il risultato della dimostrazione per assurdo porterebbe al fatto che se invece di prendere $V$ e $V'$ disgiunti si prendano che hanno punti in comune allora si ottiene la definizione di limite valida, come può questo accertare l'unicità del limite?
Edit: Ok ho risolto. Praticamente quello che volevo capire è questo: Essendo $l_1$ e $l_2$ distinti per la proprietà di separazione devono esistere due loro intorni disgiunti, se ciò non si verificasse allora $l_1$ ed $l_2$ non sono distinti. Praticamente dalla definizione dei limiti arriviamo per assurdo a dire proprio che gli intorni non sono disgiunti nonostante li abbiamo presi disgiunti, quindi non esistono disgiunti, cioè $l_1$ e $l_2$ sono uguali.
Grazie mille per l'aiuto iH8u.
Poi in tutto abbiamo dimostrato che non si possono prendere $V$ e $V'$ disgiunti? Perché la sua conseguenza è che $l=l'$?
Praticamente il risultato della dimostrazione per assurdo porterebbe al fatto che se invece di prendere $V$ e $V'$ disgiunti si prendano che hanno punti in comune allora si ottiene la definizione di limite valida, come può questo accertare l'unicità del limite?
Edit: Ok ho risolto. Praticamente quello che volevo capire è questo: Essendo $l_1$ e $l_2$ distinti per la proprietà di separazione devono esistere due loro intorni disgiunti, se ciò non si verificasse allora $l_1$ ed $l_2$ non sono distinti. Praticamente dalla definizione dei limiti arriviamo per assurdo a dire proprio che gli intorni non sono disgiunti nonostante li abbiamo presi disgiunti, quindi non esistono disgiunti, cioè $l_1$ e $l_2$ sono uguali.
Grazie mille per l'aiuto iH8u.