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Home » Simboli di Landau

In questo articolo esploriamo i simboli di Landau, notazioni che indicano un confronto asintotico tra due funzioni. Date due funzioni f(x) e g(x) e un punto x_0, le nozioni di O-grande e o-piccolo esprimono infatti le rispettive idee intuitive:

  • f(x) è “confrontabile con” g(x) per x “vicino” a x_0;
  • f(x) è “trascurabile rispetto a” g(x) per x “vicino” a x_0.

Questo articolo spiega le basi di queste notazioni, offrendo anche uno sguardo al contesto storico che ha condotto al loro sviluppo, nei lavori di Edmund Landau all’inizio del XX secolo. Le notazioni di Landau, note anche come notazioni di Bachmann-Landau, includono i concetti di ‘O-grande’ e ‘o-piccolo’. Dopo aver delineato e chiarito i concetti fondamentali, verranno esplorate le applicazioni immediate di queste notazioni, nonché alcune delle loro proprietà algebriche.

Tali idee continuano ad influenzare la matematica contemporanea. Se vuoi approfondire la tua comprensione di queste nozioni, è necessario avere una solida comprensione della topologia dell’insieme dei numeri reali, della definizione di funzioni reali a variabili reali, e dei concetti legati al limite di funzione. Se desideri prendere parte a questo viaggio, questo articolo è quello che fa per te.

Consigliamo la lettura dei seguenti articoli sulla teoria correlata:

Buona lettura!

 

Autori e revisori dell’articolo: simboli di Landau

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Definizioni

Definizione di O-grande.

Definizione 1.  Sia X\subseteq\mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in\mathbb{R}. Si supponga x_0 sia punto di accumulazione per X. Si considerino

    \[f,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

due funzioni. Si dice che f(x) è “O-grande” di g(x), per x\to x_0 se esiste c\in \mathbb{R} ed esiste U un intorno di x_0 tale per cui valga

    \[|f(x)|\le c|g(x)|\]

per ogni x\in U-\{x_0\}.

    \[\quad\]

Notazione 1. Si denota con f(x)=\mathcal{O}(g(x)) la proposizione: f(x) è “O-grande” di g(x).

Sarebbe più coerente una scrittura del tipo f(x)\in \mathcal{O}(g(x)), intendendo con \mathcal{O}(g(x)) l’insieme delle funzioni maggiorate da c|g(x)|, in opportuni intorni di x_0: non vale la proprietà transitiva dell’uguaglianza: se f(x)=\mathcal{O}(g(x)) e l(x)=\mathcal{O}(g(x)), non è detto che sia f(x)=l(x): tuttavia si vedrà nel seguito che la simbologia di Landau soddisfa specifiche proprietà di transitività. A rigore, inoltre, per quanto definito, non ha senso neppure scrivere \mathcal{O}(g(x))=f(x): nemmeno la proprietà simmetrica (soddisfatta dal simbolo di eguaglianza) è verificata.

Osservazione 1. Le osservazioni esposte spingono a suggerire una notazione alternativa, ma che sarebbe più coerente:

    \[f(x)\le \mathcal{O}(g(x)).\]


Definizione di o-piccolo.

Definizione 2.  Sia X\subseteq\mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in\mathbb{R}. Si supponga x_0 sia punto di accumulazione per X. Si considerino

    \[f,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

due funzioni. Si dice che f(x) è “o-piccolo” di g(x), per x\to x_0 se per ogni c\in \mathbb{R}^+ esiste U un intorno di x_0 tale per cui valga

    \[|f(x)|\le c|g(x)|\]

per ogni x\in U-\{x_0\}.

    \[\quad\]

Notazione 2. Si denota con f(x)=o(g(x)) la proposizione: f(x) è “o-piccolo” di g(x).

Le medesime considerazioni sull’abuso di notazione valgono per l'”o-piccolo.”

Osservazione 2. Si osservi che “O-grande” ed “o-piccolo” sono un’abbreviazione dell’ “esiste una costante” nel primo caso e di un “per ogni costante” nel secondo.

Osservazione 3. Dalle definizioni, inoltre, segue immediatamente che se f(x)=o(g(x)) allora necessariamente f(x)=\mathcal{O}(g(x)).

Nel prosieguo del lavoro ci si concentrerà sull'”o-piccolo,” in quanto concetto più utile nelle varie applicazioni. Si forniscono delle definizioni equivalenti.

    \[\quad\]

Proposizione 1.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \mathbb{R} un suo punto di accumulazione. Si considerino

    \[f,g:X-\{x_0\}\to \mathbb{R}\]

due funzioni, con g(x)\neq 0 per ogni x in un certo intorno1 di x_0. Allora le seguenti affermazioni sono equivalenti:  

  1. f(x)=o(g(x)) per x\to x_0;
  2.  

  3. per ogni c\in\mathbb{R} positivo esiste un intorno U di x_0 tale per cui

        \[\left| 				\frac{f(x)}{g(x)} 				\right|\le c,\]

    per ogni x\in U-\{x_0\};

  4.  

  5. Vale

        \[\lim_{x\to x_0} 				\frac{f(x)}{g(x)}=0;\]

  6.  

  7. esiste

        \[\omega:X-\{x_0\}\to \mathbb{R}\]

    una funzione tale per cui  

    • esiste un intorno U' di x_0 tale per cui f(x)=\omega(x)g(x) per ogni x\in U'-\{x_0\};
    •  

    • \lim_{x\to x_0}\omega(x)=0.

  1. È una proprietà locale, per cui richiedere che sia non nullo in ogni punto del dominio è superfluo.

    \[\quad\]

Dimostrazione. 1.\Rightarrow2.

Immediata.

2.\Leftrightarrow 3.

È la definizione di limite.

2.\Rightarrow4.

Bisogna definire una funzione che soddisfi entrambe le richieste:

    \[\begin{matrix} 		\omega:&X-\{x_0\}&\to&\mathbb{R}\\ 		       &x        &\to& \frac{f(x)}{g(x)}. 	\end{matrix}\]

Si verifica che, ponendo U'=U, si ha che

    \[f(x)=\omega(x)g(x)\]

per ogni x\in (U'-\{x_0\}). Inoltre l’ipotesi che per ogni c reale positivo esista un intorno U di x_0 tale per cui valga

    \[\left|\frac{f(x)}{g(x)}\right|\le c\]

per ogni x\in U-\{x_0\} equivale ad affermare che

    \[\lim_{x\to x_0}|\omega(x)|=0,\]

che implica la seconda parte della tesi, per via della proprietà del limite del valore assoluto.2

4.\Rightarrow 1.

Segue dalla definizione di limite e da idee simili a quelle già esposte.

Si intendono sottolineare degli aspetti: l’ipotesi aggiuntiva sulla nullità di g(x) si rende necessaria per l’esistenza della funzione fratta, mentre non è necessaria nelle definizioni 1. e 4.: in questo senso, tali definizioni sono le più generali. Infine l’ipotesi sull’essere x_0 punto di accumulazione permette il calcolo dei limiti, dove necessario.3

Negli esempi e nella pratica le definizioni sono utilizzabili indistintamente.


  1. Si consideri A\subseteq\mathbb{R} e sia x_0\in \mathbb{R} un punto di accumulazione per A. Si consideri f:A\to\mathbb{R} una funzione. Allora vale che

        \[\lim_{x\to x_0}|f(x)|=0\]

    se e solo se

        \[\lim_{x\to x_0}f(x)=0.\]

    Tale proprietà è conseguenza immediata delle definizioni.


  1. Si noti, tuttavia, l’ubiquità della condizione di essere punto di accumulazione richiesta a x_0.

Definizione o-piccolo all'infinito.

Sinora ci si è limitati a considerare x_0 un numero reale; la definizione, tuttavia, può essere estesa anche a x_0=\pm\infty nel modo che segue.

    \[\quad\]

Definizione 3.  Sia X\subseteq\mathbb{R} un insieme non vuoto, non superioremente limitato.

Si considerino

    \[f,g:X\to\mathbb{R}\]

due funzioni.

Si dice che f(x) è “o-piccolo” di g(x), per x\to +\infty se per ogni c\in \mathbb{R}^+ esiste U un intervallo della forma [a,+\infty), con a reale, tale per cui valga

    \[|f(x)|\le c|g(x)|\]

per ogni x\ge a.

    \[\quad\]

Al lettore il compito della simile definizione che coinvolge -\infty e l’adattamento della proposizione sull’equivalenza delle definizioni, oltre all’adattamento della definzione di “O-grande” a questo caso.


 
 

Esempi e sviluppini

Introduzione.

Si forniscono funzioni esemplificatrici.

Esempio 1.

(Riscrittura delle funzioni infinitesime) Sia A\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in\mathbb{R} un suo punto di accumulazione. Si supponga che f:A\to \mathbb{R} sia una funzione e che valga

    \[\lim_{x\to x_0}f(x)=0.\]

Ciò equivale ad asserire che per ogni \epsilon reale positivo esiste un intorno U di x_0 tale per cui

    \[|f(x)|\le \epsilon\]

per ogni x\in U-\{x_0\}.

Segue immediatamente dalla definizione di “o-piccolo” che

    \[f(x)=o(1)\]

per x\to x_0,

ove g(x):=1.

Il precedente esempio può essere verificato anche mediante l’utilizzo della terza definizione, mediante l’eguaglianza

    \[f(x)=f(x)\cdot 1:\]

in tal caso \omega(x):=f(x) e rispetta la condizione \lim_{x\to x_0}\omega(x)=0.


Esempio 2.

Si consideri n\in \mathbb{N} e sia

    \[\begin{matrix} 		f:&\mathbb{R}&\to&\mathbb{R}\\ 		  & x      &\to& x^n. 	\end{matrix}\]

Si asserisce che x^n=o(x^t) per x\to 0 e per ogni t\in\mathbb{N} tale per cui n>t. Infatti esiste una funzione \omega:\mathbb{R}\to\mathbb{R} che rispetta le condizioni: infatti ponendo

    \[\omega(w):=x^{n-t}\]

vale

    \[x^n=\omega(x)x^t,\]

e

    \[\lim_{x\to 0}\omega(x)=0.\]

Nello specifico, per esempio, vale x^{23}=o(x^6) per x\to 0; tuttavia x^6\neq o(x^{23}) per x\to 0, intendendo le due funzioni ad incognite reali e valori reali.

Osservazione 4. Quanto appena esposto fornisce lo spunto per evidenziare uno dei rischi dell’abuso di notazione permesso: infatti vale

    \[o(x^n)=o(x^t)\]

per x\to 0 e per ogni naturale t tale per cui n\ge t, intendendo

    \[o(x^n)\subset o(x^t).\]

Nonostante l’uso dell’uguale, non è lecito un uso equivalente dei due membri. Con tali rischi connessi all’uso di questo simbolismo, ci si può chiedere perchè si continua ad usarlo: la risposta sta nella comodità di alcune applicazioni, tipicamente gli sviluppi in serie, nei quali si ottengono scritture del tipo f(x)=P(x)+o(x^n).

Una riscrittura rigorosa richiederebbe una notazione simile a f(x)=P(x)+g(x) con g(x)\in o(x^n); per evitare la pedanteria, si preferisce abbreviare le notazioni.


Esempio 3.

Si consideri n\in \mathbb{N} e sia

    \[\begin{matrix} 		f:&\mathbb{R}^+&\to&\mathbb{R}\\ 		  & x      &\to& \frac{1}{x^n}. 	\end{matrix}\]

Si asserisce che

    \[\frac{1}{x^n}=o\left( 	\frac{1}{x^p} 	\right)\]

per x\to +\infty e per ogni p\in \mathbb{N} tale per cui n>p.

Sulla scia dell’esempio precedente si definisce \omega:\mathbb{R}\to\mathbb{R} in modo che sia

    \[\omega(x):=\frac{1}{x^{n-p}}:\]

in tale modo

    \[\frac{1}{x^n}=\omega(x)\frac{1}{x^p}\]

e

    \[\lim_{x\to+\infty}\omega(x)=0.\]


Sviluppini delle funzioni elementari.

Il seguente esempio introduce dei risultati utili nella pratica, oltre a costituire degli esempi interessanti.  

Proposizione 2  (sviluppini delle funzioni elementari). Valgono le seguenti eguaglianze, sottointendendo che ognuna vale per x\to 0 e considerando per ogni funzione coinvolta il dominio naturale:  

  1. (1+x)^{\alpha}=1+\alpha x +o(x), con \alpha\in\mathbb{R};
  2.  

  3. \sin(x)=x+o(x);
  4.  

  5. \cos(x)=1+o(x);
  6.  

  7. \cos(x)=1-\frac{x^2}{2}+o(x^2);
  8.  

  9. \tan(x)=x+o(x);
  10.  

  11. e^x=1+x+o(x);
  12.  

  13. \ln(1+x)=x+o(x).

    \[\quad\]

La denominazione di sviluppino deriva dalla parentela con lo sviluppo in serie di Taylor, che permette di esprimere in termini di serie una funzione data, se quest’ultima rispetta specifiche condizioni.

Seguono le dimostrazioni.

Dimostrazione.

  1. Bisogna che si verifichi che

        \[(1+x)^{\alpha}-\alpha x-1 			=o(x).\]

    Dunque va esibita una funzione \omega:\mathbb{R}\to\mathbb{R} tale per cui

        \[(1+x)^{\alpha}-\alpha x-1=\omega(x)x,\]

    per ogni x in un intorno di 0 e tale per cui valga

        \[\lim_{x\to 0}\omega(x)=0.\]

    Si definisce

        \[\omega(x):= 			\frac{(1+x)^{\alpha}-\alpha x-1}{x},\]

    osservando immediatamente che verifica la prima richiesta. Ora si calcoli

        \[\lim_{x\to 0} 			\frac{(1+x)^{\alpha}-\alpha x-1}{x}:\]

    mediante una manipolazione si giunge alla forma equivalente

        \[\lim_{x\to 0} 			\left( 			\frac{e^{\alpha\ln(1+x)}-1}{\alpha\ln(1+x)} 			\cdot 			\frac{\ln(1+x)}{x}\alpha-\alpha 			\right):\]

    riconoscendo nel primo fattore il limite notevole

        \[\lim_{x\to 0}\frac{e^x-1}{x}=1\]

    e nel secondo

        \[\lim_{x\to 0}\frac{\ln(1+x)}{x}=1.\]

    In tal modo si può giungere alla seguente conclusione

        \[\begin{aligned} \lim_{x\to 0} \left( \frac{e^{\alpha\ln(1+x)}-1}{\alpha\ln(1+x)} \cdot \frac{\ln(1+x)}{x}\alpha -\alpha \right) &= \lim_{x\to 0} \left( \frac{e^{\alpha\ln(1+x)}-1}{\alpha\ln(1+x)} \cdot \frac{\ln(1+x)}{x}\alpha \right) -\alpha \\ &= \alpha-\alpha \\ &= 0 \end{aligned}\]

  2. Bisogna che si verifichi che

        \[\sin(x)-x=o(x);\]

    va trovata una funzione \omega:\mathbb{R}\to \mathbb{R} tale per cui

        \[\sin(x)-x=\omega(x)x\]

    per ogni x reale e

        \[\lim_{x\to 0}\omega(x)=0.\]

    Una tale funzione è

        \[\omega(x):=\frac{\sin(x)-x}{x};\]

    in particolare il valore nullo del limite è conseguenza del limite notevole

        \[\lim_{x\to 0}\frac{\sin(x)}{x}=1.\]

  3. Bisogna che si verifichi che

        \[\cos(x)-1=o(x):\]

    va trovata una funzione \omega:\mathbb{R}\to \mathbb{R}

    tale per cui

        \[\cos(x)-1=\omega(x)x\]

    per ogni x reale e

        \[\lim_{x\to 0}\omega(x)=0:\]

    una tale funzione è

        \[\omega(x):=\frac{\cos(x)-1}{x};\]

    in particolare il valore nullo del limite si ottiene dalle seguenti manipolazioni:

        \[\lim_{x\to 0}\frac{\cos(x)-1}{x}= 			\lim_{x\to 0}\frac{\cos(x)-1}{x}\frac{\cos(x)+1}{\cos(x)+1}\]

    che è eguale a

        \[\lim_{x\to 0}\frac{-\sin^2(x)}{x(\cos(x)+1)} 			.\]

    Infine la seguente riscrittura evidenzia la presenza del limite notevole usato al punto precedente:

        \[\lim_{x\to 0}\frac{\sin(x)}{x} 			\cdot\frac{-\sin(x)}{\cos(x)+1}\]

    che permette di concludere che

        \[\lim_{x\to 0}\omega(x)=0.\]

  4. L’eguaglianza si può verificare direttamente mediante l’uso dei limiti notevoli, seguendo le tracce già esposte.

    Un modo alternativo potrebbe sembrare dimostrare che

        \[-\frac{x^2}{2}+o(x^2)=o(x)\]

    ed operare una sostituzione.

    Tuttavia tale metodo conduce a conclusioni errate per le considerazioni fatte sull’abuso di notazione: ad esempio, poichè x^2+o(x^2) è “o-piccolo” di x, si otterrebbe che

        \[\cos(x)=1-x^2+o(x^2),\]

    che è falso.

  5. La funzione

        \[\omega(x):=\frac{\tan(x)-x}{x}\]

    soddisfa entrambi i requisiti.

    Il lettore, in particolare, verifichi la nullità del limite, utilizzando l’eguaglianza derivante dalla definizione di tangente e dallo sviluppo della somma

        \[\omega(x)=\frac{\sin(x)-x\cos(x)}{x\cos(x)}= 				\frac{\sin(x)}{x\cos(x)}-1\]

    e sfruttando il limite notevole usato in precedenza.

  6. La funzione

        \[\omega(x):=\frac{e^x-1-x}{x}\]

    soddisfa entrambi i requisiti.

    Il lettore, in particolare, verifichi la nullità del limite, sfruttando il limite notevole:

        \[\lim_{x\to 0}\frac{e^x-1}{x}=1.\]

  7. La funzione

        \[\omega(x):=\frac{\ln(1+x)-x}{x}\]

    soddisfa entrambi i requisiti.

    Il lettore, in particolare, verifichi la nullità del limite, sfruttando il limite notevole:

        \[\lim_{x\to 0}\frac{\ln(1+x)}{x}=1.\]


 

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Proprietà algebriche

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In questa sezione si intende verificare l’esistenza di proprietà algebriche e di transitività, in modo che i calcoli possano essere compiuti in maniera più efficiente.

    \[\quad\]

Proposizione 3.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \bar{\mathbb{R}} un suo punto di accumulazione.

Si considerino

    \[f_1,f_2,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

tre funzioni tali per cui valga  

  1. f_1(x)=o(g(x)) per x\to x_0;
  2.  

  3. f_2(x)=o(g(x)) per x\to x_0.
  4.  

Allora vale

    \[f_1(x)+f_2(x)=o(g(x))\]

e

    \[f_1(x)-f_2(x)=o(g(x)),\]

per x\to x_0.

    \[\quad\]

Dimostrazione. Le due ipotesi equivalgono ad affermare l’esistenza di due funzioni

    \[\omega_1,\omega_2:X-\{x_0\}\to \mathbb{R}\]

tali per cui  

  1. f_1(x)=\omega_1(x)g(x) per ogni x in un intorno di x_0;
  2.  

  3. f_2(x)=\omega_2(x)g(x) per ogni x in un intorno di x_0;
  4.  

  5. \lim_{x\to x_0}\omega_1(x)=\lim_{x\to x_0}\omega_2(x)=0.

Ci si concentri sulla somma di funzioni, la differenza è analoga. È possibile scrivere

    \[f_1(x)+ f_2(x)=(\omega_1(x)+\omega_2(x))g(x):\]

la funzione definita da

    \[\omega(x):=\omega_1(x)+\omega_2(x):\]

allora soddisfa entrambe le richieste.

    \[\quad\]

Proposizione 4.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \bar{\mathbb{R}} un suo punto di accumulazione.

Si considerino

    \[f_1,f_2,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

tre funzioni tali per cui valga  

  1. f_1(x)=o(g(x)) per x\to x_0;
  2.  

  3. f_2(x)=o(g(x)) per x\to x_0.

Allora

    \[f_1(x)\cdot f_2(x)=o(g^2(x)),\]

per x\to x_0.

    \[\quad\]

La dimostrazione è simile alla precedente, per cui si omette.

    \[\quad\]

Osservazione 5. Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \bar{\mathbb{R}} un suo punto di accumulazione.

Si considerino

    \[f_1,f_2,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

tre funzioni tali per cui valga  

  1. f_1(x)=o(g(x)) per x\to x_0;
  2.  

  3. f_2(x)=o(g(x)) per x\to x_0.

Allora

    \[\frac{f_1(x)}{f_2(x)}\]

non è -a priori- o(g(x)), per x\to x_0. La solita sostituzione permette di scrivere

    \[\frac{f_1(x)}{f_2(x)}=\frac{\omega_1(x)}{\omega_2(x)},\]

il cui limite, per x che tende a 0, è indeterminato.

Seguono due risultati sui multipli di funzione.

    \[\quad\]

Proposizione 5.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto, sia x_0\in \mathbb{R} un suo punto di accumulazione e sia \alpha\in \mathbb{R}.

Si considerino

    \[f,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

due funzioni tali per cui valga f(x)=o(g(x)) per x\to x_0.

Allora vale

    \[\alpha f(x)=o(g(x)),\]

per x\to x_0.

    \[\quad\]

Anche questa dimostrazione si omette, essendo simile alle precedenti.

Si osservi che \alpha può essere anche 0 perchè la funzione nulla è “o-piccolo” di ogni funzione g:\mathbb{R}\to\mathbb{R}, considerando \omega(x)=0, per ogni x reale.

    \[\quad\]

Proposizione 6.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \mathbb{R} un suo punto di accumulazione. Si supponga, inoltre, che \alpha sia un reale non nullo.

Si considerino

    \[f,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

due funzioni tali per cui valga f(x)=o(\alpha g(x)) per x\to x_0.

Allora segue che f(x)=o(g(x)), per x\to x_0.

    \[\quad\]

Dimostrazione. Le ipotesi equivalgono ad affermare che esiste una funzione

\omega:X-\{x_0\}\to\mathbb{R} tale per cui  

  1. f(x)=\omega(x)(\alpha g(x)) per ogni x in un intorno di x_0;
  2.  

  3. \lim_{x\to x_0}\omega(x)=0.

Tuttavia la prima condizione può essere riscritta nel modo che segue,

    \[f(x)=(\alpha\omega(x))g(x),\]

per cui la funzione richiesta, che soddisfa entrambe le richieste della definizione, è

    \[\omega'(x)=\alpha\omega(x).\]

    \[\quad\]

Ora una proposizione sulla transitività.

Proposizione 7.  Sia X\subseteq \mathbb{R} un insieme non vuoto e sia x_0\in \mathbb{R} un suo punto di accumulazione.

Si considerino

    \[f,h,g:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

tre funzioni tali per cui valga  

  1. f(x)=o(g(x)) per x\to x_0;
  2.  

  3. g(x)=o(h(x)) per x\to x_0.

Allora segue che

    \[f(x)=o(h(x)),\]

per x\to x_0.

    \[\quad\]

Dimostrazione. Le ipotesi si traducono nell’esistenza di due funzioni

    \[\omega_1,\omega_2:X-\{x_0\}\to\mathbb{R}\]

tali per cui valgano  

  1. f(x)=\omega_1(x)g(x) per ogni x in un intorno di x_0;
  2.  

  3. g(x)=\omega_2(x)h(x), per ogni x in un intorno di x_0;
  4.  

  5. \lim_{x\to x_0}\omega_1(x) 			=\lim_{x\to x_0}\omega_2(x)=0.

Le ipotesi permettono, dunque, di scrivere

    \[f(x)=\omega_1(x)\omega_2(x)h(x)\]

per ogni x in un intorno di x_0; per cui la funzione

    \[\omega(x):=\omega_1(x)\omega_2(x)\]

soddisfa i due requisiti richiesti, da cui la tesi.

    \[\quad\]

L’elenco esposto in questa sezione è da intendere come una vetrina dei metodi, per cui non si creda di aver letto una lista esaustiva delle molteplici proprietà dimostrabili.

 
 

Tutta la teoria di analisi matematica

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  3. Logica elementare
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  5. Insiemi Numerici \left(\mathbb{N},\, \mathbb{Z},\, \mathbb{Q}\right)
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  7. Gli assiomi di Peano
  8. L’insieme dei numeri reali: costruzione e applicazioni
  9. Concetti Fondamentali della Retta Reale: Sintesi Teorica
  10. Costruzioni alternative di \mathbb{R}
  11. Binomio di Newton
  12. Spazi metrici, un’introduzione
  13. Disuguaglianza di Bernoulli
  14. Disuguaglianza triangolare
  15. Teoria sulle funzioni
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  17. Funzioni elementari: trigonometriche e iperboliche
  18. Funzioni goniometriche: la guida essenziale
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  20. Criterio del rapporto per le successioni
  21. Definizione e proprietà del numero di Nepero
  22. Limite di una successione monotona
  23. Successioni di Cauchy
  24. Il teorema ponte
  25. Teoria sui limiti
  26. Simboli di Landau
  27. Funzioni continue – Teoria
  28. Il teorema di Weierstrass
  29. Il teorema dei valori intermedi
  30. Il teorema della permanenza del segno
  31. Il teorema di Heine-Cantor
  32. Il teorema di esistenza degli zeri
  33. Il metodo di bisezione
  34. Teorema ponte versione per le funzioni continue
  35. Discontinuità di funzioni monotone
  36. Continuità della funzione inversa
  37. Teorema delle contrazioni o Teorema di punto fisso di Banach-Caccioppoli
  38. Teoria sulle derivate
  39. Calcolo delle derivate: la guida pratica
  40. Teoria sulle funzioni convesse
  41. Il teorema di Darboux
  42. I teoremi di de l’Hôpital
  43. Teorema di Fermat
  44. Teoremi di Rolle e Lagrange
  45. Il teorema di Cauchy
  46. Espansione di Taylor: teoria, esempi e applicazioni pratiche
  47. Polinomi di Taylor nei limiti: istruzioni per l’uso
  48. Integrali definiti e indefiniti
  49. Teorema fondamentale del calcolo integrale (approfondimento)
  50. Integrali ricorsivi
  51. Formule del trapezio, rettangolo e Cavalieri-Simpson
  52. Teoria sugli integrali impropri
  53. Funzioni integrali – Teoria
  54. Introduzione ai numeri complessi – Volume 1 (per un corso di ingegneria — versione semplificata)
  55. Introduzione ai numeri complessi – Volume 1 (per un corso di matematica o fisica)
  56. Serie numeriche: la guida completa
  57. Successioni di funzioni – Teoria
  58. Teoremi sulle successioni di funzioni
    1. 58a. Criterio di Cauchy per la convergenza uniforme
    2. 58b. Limite uniforme di funzioni continue
    3. 58c. Passaggio al limite sotto il segno di integrale
    4. 58d. Limite uniforme di funzioni derivabili
    5. 58e. Piccolo teorema del Dini
    6. 58f. Procedura diagonale e teorema di Ascoli-Arzela
  59. Serie di funzioni – Teoria
  60. Serie di potenze – Teoria
  61. Serie di Fourier – Teoria e applicazioni
  62. Integrali multipli — Parte 1 (teoria)
  63. Integrali multipli — Parte 2 (teoria e esercizi misti)
  64. Regola della Catena — Teoria ed esempi.
  65. Jacobiano associato al cambiamento di coordinate sferiche
  66. Guida ai Massimi e Minimi: Tecniche e Teoria nelle Funzioni Multivariabili
  67. Operatore di Laplace o Laplaciano
  68. Teoria equazioni differenziali
  69. Equazione di Eulero
  70. Teoria ed esercizi sulla funzione Gamma di Eulero
  71. Teoria ed esercizi sulla funzione Beta
  72. Approfondimento numeri complessi
  73. Diverse formulazioni dell’assioma di completezza
  74. Numeri di Delannoy centrali
  75. Esercizi avanzati analisi

 
 

Tutte le cartelle di Analisi Matematica

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  1. Prerequisiti di Analisi
    1. Ripasso algebra biennio liceo
    2. Ripasso geometria analitica
    3. Ripasso goniometria e trigonometria
    4. Errori tipici da evitare
    5. Insiemi numerici N,Z,Q,R
    6. Funzioni elementari
    7. Logica elementare
    8. Insiemi
  2. Successioni
    1. Teoria sulle Successioni
    2. Estremo superiore e inferiore
    3. Limiti base
    4. Forme indeterminate
    5. Limiti notevoli
    6. Esercizi misti Successioni
    7. Successioni per ricorrenza
  3. Funzioni
    1. Teoria sulle funzioni
    2. Verifica del limite in funzioni
    3. Limite base in funzioni
    4. Forme indeterminate in funzioni
    5. Limiti notevoli in funzioni
    6. Calcolo asintoti
    7. Studio di funzione senza derivate
    8. Dominio di una funzione
    9. Esercizi misti Funzioni
    10. Esercizi misti sui Limiti
  4. Funzioni continue-lipschitziane-holderiane
    1. Teoria sulle Funzioni continue-lipschitziane-holderiane
    2. Continuità delle funzioni
    3. Continuità uniforme
    4. Teorema degli zeri
    5. Esercizi sul teorema di Weierstrass senza l’uso delle derivate
  5. Calcolo differenziale
    1. Derivate
    2. Calcolo delle derivate
    3. Retta tangente nel calcolo differenziale
    4. Punti di non derivabilità nel calcolo differenziale
    5. Esercizi sul teorema di Weierstrass con l’uso delle derivate
    6. Studio di funzione completo nel calcolo differenziale
    7. Esercizi teorici nel calcolo differenziale
    8. Metodo di bisezione
    9. Metodo di Newton
  6. Teoremi del calcolo differenziale
    1. Teoria sui Teoremi del calcolo differenziale
    2. Teorema di Rolle
    3. Teorema di Lagrange
    4. Teorema di Cauchy
    5. Teorema di De L’Hôpital
  7. Calcolo integrale
    1. Integrale di Riemann
    2. Integrali immediati
    3. Integrale di funzione composta
    4. Integrali per sostituzione
    5. Integrali per parti
    6. Integrali di funzione razionale
    7. Calcolo delle aree
    8. Metodo dei rettangoli e dei trapezi
    9. Esercizi Misti Integrali Indefiniti
    10. Esercizi Misti Integrali Definiti
  8. Integrali impropri
    1. Teoria Integrali impropri
    2. Carattere di un integrale improprio
    3. Calcolo di un integrale improprio
  9. Espansione di Taylor
    1. Teoria Espansione di Taylor
    2. Limiti di funzione con Taylor
    3. Limiti di successione con Taylor
    4. Stime del resto
  10. Funzioni integrali (Approfondimento)
    1. Teoria Funzioni integrali (Approfondimento)
    2. Studio di funzione integrale
    3. Limiti con Taylor e De L’Hôpital
    4. Derivazione di integrali parametrici (Tecnica di Feynmann)
  11. Numeri Complessi
    1. Teoria Numeri complessi
    2. Espressioni con i numeri complessi
    3. Radice di un numero complesso
    4. Equazioni con i numeri complessi
    5. Disequazioni con i numeri complessi
    6. Esercizi misti Numeri complessi
  12. Serie numeriche
    1. Teoria Serie numeriche
    2. Esercizi Serie a termini positivi
    3. Esercizi Serie a termini di segno variabile
    4. Esercizi Serie geometriche e telescopiche
  13. Successioni di funzioni
    1. Teoria Successioni di funzioni
    2. Esercizi Successioni di funzioni
  14. Serie di funzioni
    1. Teoria Serie di funzioni
    2. Esercizi Serie di funzioni
  15. Serie di potenze
    1. Teoria Serie di potenze
    2. Esercizi Serie di potenze
  16. Serie di Fourier
    1. Teoria Serie di Fourier
    2. Esercizi Serie di Fourier
  17. Trasformata di Fourier
    1. Teoria Trasformata di Fourier
    2. Esercizi Trasformata di Fourier
  18. Funzioni di più variabili
    1. Teoria Funzioni di più variabili
    2. Massimi e minimi liberi e vincolati
    3. Limiti in due variabili
    4. Integrali doppi
    5. Integrali tripli
    6. Integrali di linea di prima specie
    7. Integrali di linea di seconda specie
    8. Forme differenziali e campi vettoriali
    9. Teorema di Gauss-Green
    10. Integrali di superficie
    11. Flusso di un campo vettoriale
    12. Teorema di Stokes
    13. Teorema della divergenza
    14. Campi solenoidali
    15. Teorema del Dini
  19. Equazioni differenziali lineari e non lineari
    1. Teoria equazioni differenziali lineari e non lineari
    2. Equazioni differenziali lineari e non lineari del primo ordine omogenee
  20. Equazioni differenziali lineari
    1. Del primo ordine non omogenee
    2. Di ordine superiore al primo,a coefficienti costanti,omogenee
    3. Di ordine superiore al primo,a coefficienti costanti,non omogenee
    4. Di Eulero,di Bernoulli,di Clairaut,di Lagrange e di Abel
    5. Non omogenee avente per omogenea associata un’equazione di Eulero
    6. Sistemi di EDO
  21. Equazioni differenziali non lineari
    1. A variabili separabiliO
    2. A secondo membro omogeneo
    3. Del tipo y’=y(ax+by+c)
    4. Del tipo y’=y(ax+by+c)/(a’x+b’y+c’)
    5. Equazioni differenziali esatte
    6. Mancanti delle variabili x e y
    7. Cenni sullo studio di un’assegnata equazione differenziale non lineare
    8. Di Riccati
    9. Cambi di variabile: simmetrie di Lie
  22. Analisi complessa
    1. Fondamenti
    2. Funzioni olomorfe
    3. Integrale di Cauchy e applicazioni
    4. Teorema della curva di Jordan e teorema fondamentale dell’Algebra
    5. Teorema di inversione di Lagrange
    6. Teorema dei Residui
    7. Funzioni meromorfe
    8. Prodotti infiniti e prodotti di Weierstrass
    9. Continuazione analitica e topologia
    10. Teoremi di rigidità di funzioni olomorfe
    11. Trasformata di Mellin
  23. Equazioni alle derivate parziali
    1. Equazioni del primo ordine
    2. Equazioni del secondo ordine lineari
    3. Equazioni non-lineari
    4. Sistemi di PDE
  24. Funzioni speciali
    1. Funzione Gamma di Eulero
    2. Funzioni Beta,Digamma,Trigamma
    3. Integrali ellittici
    4. Funzioni di Bessel
    5. Funzione zeta di Riemann e funzioni L di Dirichlet
    6. Funzione polilogaritmo
    7. Funzioni ipergeometriche
  25. Analisi funzionale
    1. Misura e integrale di Lebesgue
    2. Spazi Lp,teoremi di completezza e compattezza
    3. Spazi di Hilbert,serie e trasformata di Fourier
    4. Teoria e pratica dei polinomi ortogonali
    5. Spazi di Sobolev
  26. Complementi
    1. Curiosità e approfondimenti
    2. Compiti di analisi
    3. Esercizi avanzati analisi
  27. Funzioni Convesse

 
 

Tutti gli esercizi di geometria

In questa sezione vengono raccolti molti altri esercizi che coprono tutti gli argomenti di geometria proposti all’interno del sito con lo scopo di offrire al lettore la possibilità di approfondire e rinforzare le proprie competenze inerenti a tali argomenti.

Strutture algebriche.





 
 

Risorse didattiche aggiuntive per approfondire la matematica

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  • Math Stack Exchange – Parte della rete Stack Exchange, questo sito è un forum di domande e risposte specificamente dedicato alla matematica. È una delle piattaforme più popolari per discutere e risolvere problemi matematici di vario livello, dall’elementare all’avanzato.
  • Art of Problem Solving (AoPS) – Questo sito è molto noto tra gli studenti di matematica di livello avanzato e i partecipanti a competizioni matematiche. Offre forum, corsi online, e risorse educative su una vasta gamma di argomenti.
  • MathOverflow – Questo sito è destinato a matematici professionisti e ricercatori. È una piattaforma per domande di ricerca avanzata in matematica. È strettamente legato a Math Stack Exchange ma è orientato a un pubblico con una formazione più avanzata.
  • PlanetMath – Una comunità collaborativa di matematici che crea e cura articoli enciclopedici e altre risorse di matematica. È simile a Wikipedia, ma focalizzata esclusivamente sulla matematica.
  • Wolfram MathWorld – Una delle risorse online più complete per la matematica. Contiene migliaia di articoli su argomenti di matematica, creati e curati da esperti. Sebbene non sia un forum, è una risorsa eccellente per la teoria matematica.
  • The Math Forum – Un sito storico che offre un’ampia gamma di risorse, inclusi forum di discussione, articoli e risorse educative. Sebbene alcune parti del sito siano state integrate con altri servizi, come NCTM, rimane una risorsa preziosa per la comunità educativa.
  • Stack Overflow (sezione matematica) – Sebbene Stack Overflow sia principalmente noto per la programmazione, ci sono anche discussioni rilevanti di matematica applicata, specialmente nel contesto della scienza dei dati, statistica, e algoritmi.
  • Reddit (r/Math) – Un subreddit popolare dove si possono trovare discussioni su una vasta gamma di argomenti matematici. È meno formale rispetto ai siti di domande e risposte come Math Stack Exchange, ma ha una comunità attiva e molte discussioni interessanti.
  • Brilliant.org – Offre corsi interattivi e problemi di matematica e scienza. È particolarmente utile per chi vuole allenare le proprie capacità di problem solving in matematica.
  • Khan Academy – Una risorsa educativa globale con lezioni video, esercizi interattivi e articoli su una vasta gamma di argomenti di matematica, dalla scuola elementare all’università.






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