Le funzioni discontinue
∈
x ∈ A
f: A → B
Una funzione è continua in x0 se:
i. ∃ f(x0)
ii. ∃ limx → x0 f(x)
iii. limx → x0 f(x) = f(x0)
Se una di queste assunzioni non è verificata, la funzione è discontinua. Ci sono quindi tre tipi di funzioni discontinue:
Discontinuità di prima specie
∃ limx → x0+ f(x) = l1, l1 ∈ R, è finito.
∃ limx → x0− f(x) = l2, l2 ∈ R, è finito.
Ma l1 ≠ l2.
Esistono sia il limite sinistro che quello destro, ma sono diversi. Vuol dire che non esiste il limite per x0, altrimenti i due limiti, destro e sinistro, coinciderebbero.
Contiene x0 sia x0+ che x0−; se i loro limiti sono diversi, allora sostanzialmente non esiste il limite.
Non vale quindi la seconda condizione di continuità.
In questo caso c’è un salto nella funzione e la discontinuità non è eliminabile. Quindi nella discontinuità di prima specie la funzione presenta un salto non colmabile!
Per esempio:
- x > 0: f(x) = 1
- x < 0: f(x) = −1
- x = 0: f(x)
In corrispondenza di x0 = 0 la funzione presenta un salto di 2 unità e che quindi non si può risanare perché ≠ 0, non nullo.
Discontinuità di seconda specie
Si ha quando non esiste il limite, o non esiste finito almeno uno dei due limiti, destro o sinistro. Questa discontinuità non è eliminabile.
1) Non esiste il limite
f(x) = sin 1/x
Questa funzione non ha un periodo fisso perché non sappiamo dare un valore preciso.
Infatti, se x → 0, 1/x → ∞ e sin tende all’infinito.
In un intorno all’infinito non si sa in che posizione ci si trovi perché il sin è una funzione oscillante.
Così, anche nell’intorno dello 0 essa può di fatto assumere qualsiasi valore, e per questo la lasciamo tratteggiata in grafico.
Non esiste un valore preciso, ma ci possono essere tutti gli infiniti valori compresi tra 1 e −1.
2) Non esiste limite finito
La funzione tende all’infinito, +∞.
La funzione tende all’infinito, −∞.
f(x) = 1/(x − π/2)
Funzioni discontinue
Una funzione
- 1) [math]\exists\ f(x_0)[/math]
- 2) [math]\exists\ \lim_{x\to x_0} f(x)=l\not=\infty[/math]
- 3) [math]f(x_0)=l[/math]
Se una di queste assunzioni non è verificata, la funzione è discontinua. Ci sono quindi tre tipi di funzioni discontinue:
Discontinuità di prima specie
Esistono sia il limite sinistro che quello destro, ma sono diversi. Vuol dire che non esiste il limite per
In questo caso c’è un salto della funzione e la discontinuità non è eliminabile. Per esempio:
In corrispondenza di x=0 la funzione presenta un salto di 2 unità.
Discontinuità di seconda specie
Si ha quando o non esiste il limite, o non esiste finito almeno uno dei due limiti (destra o sinistra). Questa discontinuità non è eliminabile.
Esempio di funzione con limite che non esiste:
In questo caso, per
Esempio di funzione con limite infinito
In questo caso si ha
Pertanto la funzione ha i limiti destro e sinistro differenti e infiniti.
Esempio di funzione in cui non esiste finito uno dei due limiti
In questo caso
Discontinuità di terza specie
Esiste il limite, ma non esiste il valore della funzione. In questo caso la discontinuità si può eliminare usando la nuova funzione, detta estensione continua
Esempio:
La funzione non è definita in
Esempio:
La funzione non è definita in
Pertanto la discontinuità è eliminabile e possiamo porre