Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie Corso Integrato: Matematica e Statistica Modulo: Matematica (6 CFU) (4 CFU Lezioni +2 CFU Esercitazioni) Corso di Laurea in Tutela e Gestione del territorio e del Paesaggio Agro-Forestale Corso di Matematica (6 CFU) (4 CFU Lezioni +2 CFU Esercitazioni) Prof. Ing. S. Pascuzzi Materiale di studio ü Appunti dalle lezioni ü BIGATTI Anna Maria – ROBBIANO Lorenzo MATEMATICA DI BASE Casa Editrice Ambrosiana ü ZWIRNER Giuseppe ISTITUZIONI DI MATEMATICHE Parte prima CEDAM Editrice Funzioni continue 3 Funzione continua in un punto Una funzione f(x) definita nell’intervallo (a,b), si dice (1) se risulta: continua in un punto c (di questo intervallo), lim f ( x) = f (c) x→c Si verificano le seguenti circostanze: - esiste il valore della funzione nel punto c; - esiste il limite della funzione per x→c; - il limite coincide con il valore della funzione nel punto c 4 Definizione di funzione continua in un punto Quando vale soltanto la relazione: lim+ f ( x) = f (c) x→c la funzione si dice continua a destra del punto c Analogamente, se vale soltanto la relazione: lim− f ( x) = f (c) x→c la funzione si dice continua a sinistra del punto c Se la f(x) è definita nell’intervallo chiuso (a,b) , nel punto x = a c’è solo continuità a destra; nel punto x = b c’è solo continuità a sinistra 5 Teorema Se due funzioni sono continue in un punto c , sono pure continue in c , la loro somma , la loro differenza , il loro prodotto , il loro quoziente , ammesso in quest’ultimo caso che la funzione denominatore non si annulli in c 6 Esempi di funzioni continue 1) Una funzione costante è continua in qualsiasi punto f ( x) = k con k costante 2) La variabile x è continua in qualsiasi punto: f ( x) = x La potenza intera e positiva: f ( x) = x n è una funzione continua in qualsiasi punto n (n volte) x = x ⋅ x ⋅ x ⋅ ..... ⋅ x 7 Esempi di funzioni continue f ( x) = k ⋅ x La funzione n con k costante è funzione continua, perché prodotto di due funzioni continue ; quindi la funzione: n f ( x) = a0 x + a1 x n −1 + a2 x n−2 + .... + an −1 x + an (1) è funzione continua, perché somma di funzioni continue ( funzioni razionali intere ) Le funzioni razionali intere sono continue per ogni valore della variabile Ogni funzione razionale fratta: n n −1 a0 x + a1 x + ... + an−1 x + an f ( x) = m m −1 b0 x + b1 x + ... + bm−1 x + bm è continua per ogni valore della x che non annulla il 8 denominatore, perché quoziente di due funzioni continue Esempi di funzioni continue 3) Le funzioni f ( x) = senx , f ( x) = cos x sono continue per ogni valore della x 4) La funzione senx f ( x) = tgx = cos x Come quoziente di due funzioni continue, è pure continua, purché si escludano quei valori della x che annullano il denominatore, cioè i multipli dispari di π/2 , per i quali la tg x non ha significato 9 Esempi di funzioni continue x 5) La funzione y = a , (a > 0) è continua per ogni valore della x, cioè risulta, qualunque sia c: lim a x = a c x →c Si ha: x lim a = 0 x →−∞ x lim a = +∞ se è: a>1 x se è: 0<a<1 x →+∞ a =0 lim a = +∞ xlim →+∞ x x →−∞ 10 Esempi di funzioni continue 6) La funzione y = log a x, (a > 0, a ≠ 1) è continua per ogni valore positivo della x, cioè risulta, qualunque sia il numero positivo c: lim loga x = loga c x→c Si ha: lim+ loga x = −∞ x→0 lim loga x = +∞ x→+∞ 11 Esempi di funzioni continue n y= x 7) La funzione è continua per ogni valore non negativo della x, cioè risulta, qualunque sia il numero non negativo c: n n lim x = c x →c 12 Esempi π 1 lim senx = sen = π 6 2 x→ 6 3 2 lim( x − 5 x + 7) = 8 − 20 + 7 = −5 x →2 lim 5 x = 53 = 125 x →3 2 ⎞ ⎛ x lim⎜ 3 + 2 log x + ⎟ = 3 + 2 log 1 + 2 = 5 x →1 x ⎠ ⎝ 1 13 lim 2tg x + cos x = 2tg + cos = 6 + = π 3 3 2 2 x→ 3 2 x − 3x + 7 25 − 15 + 7 17 lim = = x →5 2x +1 10 + 1 11 ( 2 ) 2 π π 13 Continuità delle funzioni in un intervallo Sia y = f(x) funzione definita nell’intervallo (a,b) La funzione f(x) si dice continua nell’intervallo (a,b) se essa è continua in ogni punto di questo intervallo Valgono i seguenti teoremi 1. - Se una funzione è continua in un intervallo chiuso (a,b) essa assume ivi il massimo assoluto e il minimo assoluto 2. - Se una funzione è continua in un intervallo chiuso (a,b) essa assume ogni valore compreso fra il suo minimo e il suo massimo 3. - Se una funzione è continua in un intervallo chiuso (a,b) e se agli estremi dell’intervallo assume valori di segno opposto, essa si annulla in almeno un punto all’interno dell’intervallo 14 Funzione di funzione Sia: z = ϕ (x) (1) definita nell’intervallo (a,b) e : y = f (z ) (2) definita per ogni valore di z che si ricava dalla (1) Preso un punto qualunque x0 ∈ (a,b) → z0 = ϕ(x0) → y0 = f(z0) La y risulta, quindi, funzione della variabile x ; questo legame viene indicato con la seguente scrittura: y = f [ϕ (x )] Questa funzione viene chiamata funzione di funzione oppure funzione composta Le funzioni (1) e (2) sono chiamate componenti della funzione di funzione 15 Esempi di funzione di funzione 3 ( z = 2 x + x , y = tgz → y = tg 2 x + x 3 2 ( 3 z = 1 + x , y = tgz → y = tg 1 + x 2 3 ) ) 16 Funzione di funzione Teorema. - Se la funzione ϕ(x) ammette, per x→x0, limite finito l e se f(z) è continua per z = l , allora risulta: ⎡ ⎤ lim f [ϕ (x )] = f lim ϕ (x ) = f (l ) ⎢⎣ x→ x0 ⎥⎦ x → x0 Segue il seguente corollario: Se ϕ(x) è continua nel punto x0 e f(z) è continua nel punto z0 = ϕ(x0), allora la funzione f [ϕ(x)] è continua nel punto x0 Con questo risultato si può dimostrare la continuità di funzioni complicate; ad esempio è continua la funzione: 3 y = log x 2 perché lo sono le due funzioni componenti: 3 y = log z, z = x 2 17 Limiti di funzioni ( n lim a0 x + a1 x x →∞ n −1 ) + ... + an−1 x + an = ∞ ove n è un numero intero positivo n n −1 a0 x + a1 x + ... + an −1 x + an a0 lim = n n − 1 x →∞ b x + b x + ... + bn −1 x + bn b0 0 1 n n −1 a0 x + a1 x + ... + an−1 x + an lim m = m − 1 x →∞ b x + b x + ... + bm−1 x + bm 0 1 0→n<m ∞→n>m 18
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