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domingo, 16 de noviembre de 2014

Continuidad de una función a trozos (III)


Seguimos con las entradas anteriores. Tomamos la aplicación inicial
f(x)=\left\{\begin{array}{ll}1&x \geq  0\\ -1 &x <  0\end{array}\right.y tomamos la topología usual tanto en el dominio como el codominio. Ya sabemos de hace años que esta aplicación no es continua en x=0: por ejemplo, se puede ver tomando sucesiones y usando la caracterización de que f es continua en x si para toda \{x_n\}\rightarrow x, entonces \{f(x_n)\}\rightarrow f(x).
La idea de esta entrada es probar que f es continua en todos los puntos excepto en x=0, usando los nuevos conceptos topológicos que tenemos. Así, y usando bases de abiertos, concretamente, la base \beta=\{(a,b): a < b\}, es evidente que f^{-1}((0,2))=[0,\infty) y que no es abierto en la topología usual. Sin embargo, si tomamos un intervalo de la forma (a,b) que no contenga a 1, entonces la imagen inversa es vacía o es (-\infty,0), que sí es abierto. Pero ¿en qué puntos no es continua?

En principio, para los puntos cuya imagen es -1, la aplicación es continua (pensar porqué).

Tomamos como base de entornos, los intervalos abiertos centrados en el punto, es decir, \beta_x=\{(x-r,x+r): r > 0\}. Veamos que f no es continua en x=0. Tomando V'=(1/2,2)\in\beta_{f(0)=1}, no hay r>0 tal que f((-r,r))\subset V', pues f((-r,r))=\{-1,1\}.
Veamos que es continua si x>0. Dado r > 0, tomamos s=x-(x/2), que es positivo porque x lo es. Entonces f((x-s,x+s))=\{f(x)\}=\{1\}\subset (1-r,1+r),probando la continuidad en x.

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