funzioni continue e discontinuità

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Page 1: Funzioni continue e discontinuità

Matematica BlogScuola

Funzioni continuehttp://www.matematica.blogscuola.it

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Definizione di funzione continua

Definizione 1 : Sia data una funzione y = f(x) avente come dominio l’insieme Df e sia x0 ∈ R.Diremo che la funzione f(x) e continua nel punto x0 se:

limx→x0

f(x) = f(x0)

x0

f(x0)

b

bb

Osservazione 1 :

Ponendo l’attenzione sull’uguaglianza che definisce la continuita di una funzione reale di variabilereale, e possibile effettuare le seguenti considerazioni. Affinche una funzione y = f(x) sia continua inx0 e necessario che:

a) esista finito illimx→x0

f(x)

e quindi, perche cio avvenga, devono esistere ed essere uguali i limiti per x → x0− e per x → x0

+

della funzione y = f(x), in formule:

limx→x0

f(x) = limx→x0

+f(x) = l

b) la funzione sia definita nel punto x0, cioe deve esistere il valore f(x0);

c) il valore del limite coincida con quello che la funzione assume nel punto x0, cioe:

l = f(x0)

Diamo quindi la seguente:

Definizione 2 : Una funzione y = f(x) avente come dominio l’insieme Df e continua nel puntox0 ∈ R se esiste finito il limite per x che tende a x0 di f(x) e tale limite coincide con il valore che lafunzione assume nel punto x0, cioe:

limx→x0

f(x) = f(x0)

Page 2: Funzioni continue e discontinuità

Punti di discontinuita di una funzione

Discontinuita di prima specie

Definizione 3 : Il punto x0 ∈ R e un punto di discontinuita di prima specie per la funzioney = f(x) se esistono finiti i limiti sinistro e destro della funzione per x → x0 e tali limiti sono diversi,cioe:

limx→x0

f(x) = l1 6= l2 = limx→x0

+f(x)

Definizione 4 : Data una funzione y = f(x) che ammette un punto di discontinuita di prima speciein x0, si definisce salto della funzione in x0 la differenza:

S = | limx→x0

f(x)− limx→x0

+f(x)| = |l1 − l2|

Esempio 1 : Studiare la continuita della funzione

f(x) =

{

x+ 1, per x ≥ 2x− 1, per x < 2

1

2

3

4

−1

1 2 3 4−1

bA

Calcoliamo i limiti della funzione per x → 2 da sinistra e da destra:

limx→2−

(x− 1) = 1, limx→2+

(x+ 1) = 3

Poiche i limiti sono diversi, la funzione presenta nel punto x0 = 2 una discontinuita di prima specie.Il salto e uguale a

S = |1− 3| = | − 2| = 2

Esempio 2 : Studiare la continuita della funzione

f(x) =

{

x− 3, per x ≥ 33− x, per x < 3

1

2

3

1 2 3 4 5 6 7−1

Calcoliamo i limiti della funzione per x → 2 da sinistra e da destra:

limx→3−

(3− x) = 0, limx→3+

(x+ 3) = 0

Poiche i limiti sono uguali, la funzione e continua nel punto x0 = 0.

2

Page 3: Funzioni continue e discontinuità

Discontinuita di seconda specie

Definizione 5 : Il punto x0 ∈ R e un punto di discontinuita di seconda specie per la funzioney = f(x) se non esiste oppure e infinito il limite destro e/o sinistro della funzione per x → x0, cioe:

a) limx→x0− f(x) = ∓∞∨ limx→x0

+ f(x) = ∓∞

b) @ limx→x0− f(x) ∨ @ limx→x0

+ f(x)

1

2

3

−1

1 2 3 4 5−1

Esempio 3 : Studiare la continuita della funzione

f(x) =2

x− 5

Il dominio della funzione e dato dall’insieme D = R− {5}. Poiche si ha che:

limx→5

2

x− 5= ∞

possiamo dedurre che il punto x0 = 5 e un punto di discontinuita di seconda specie.

Discontinuita di terza specie

Definizione 6 : Il punto x0 ∈ R e un punto di discontinuita di terza specie o eliminabile perla funzione y = f(x) se esiste finito il limite della funzione per x → x0, ma tale limite e diverso dalvalore che la funzione assume nel punto x0. In formule:

limx→x0

f(x) 6= f(x0)

1

2

1 2−1

bc

A

Esempio 4 : Studiare la continuita della funzione

f(x) =x2 − 1

x− 1

Il dominio della funzione e dato dall’insieme D = R− {1}. Poiche si ha che:

limx→1

x2 − 1

x− 1= lim

x→1

(x− 1)(x+ 1)

x− 1= lim

x→1(x+ 1) = 2

possiamo dedurre che il punto x0 = 1 e un punto di discontinuita di terza specie, in quanto esiste illimite della funzione per x → 1 ma la funzione nel punto 1 non e definita.

3

Page 4: Funzioni continue e discontinuità

Esercizio 1 (svolto) : Studiare la continuita della funzione

f(x) =x2 − 1

x2 − 4x+ 3

Il dominio della funzione e dato dall’insieme D = R − {1, 3}. Studiamo la continuita della funzionenei punti x1 = 1 e x2 = 3.

1) Si ha:

limx→1

x2 − 1

x2 − 4x+ 3= ∞

Di conseguenza la funzione presenta in x1 = 1 un punto di discontinuita di seconda specie.

2) Si ha:

limx→3

x2 − 1

x2 − 4x+ 3= lim

x→3

(x− 1)(x + 1)

(x− 1)(x − 3)= lim

x→3

x+ 1

x− 3= −1

Di conseguenza la funzione presenta in x2 = 3 un punto di discontinuita di terza specie.

Esercizio 2 (svolto) : Studiare la continuita della funzione

f(x) =x2 − 1

2x2 − x− 1

Il dominio della funzione e dato dall’insieme D = R− {−1

2, 1}. Studiamo la continuita della funzione

nei punti x1 = −1

2e x2 = 1.

1) Si ha:

limx→−

1

2

x2 − 1

2x2 − x− 1= ∞

Di conseguenza la funzione presenta in x1 = −1

2un punto di discontinuita di seconda specie.

2) Si ha:

limx→1

x2 − 1

2x2 − x− 1= lim

x→1

(x− 1)(x + 1)

2(x− 1)(x+ 1

2)= lim

x→1

x+ 1

2(x+ 1

2)=

2

2(1 + 1

2)=

13

2

=2

3

Di conseguenza la funzione presenta in x2 = 1 un punto di discontinuita di terza specie.

Esercizio 3 (svolto) : Studiare la continuita della funzione

f(x) =

{

xx−1

, per x ≤ 2

2x, per x > 3

Il dominio della funzione e dato dall’insieme D = R− {1}. Studiamo la continuita della funzione nelpunto x1 = 1 e, essendo definita a tratti, nel punto x2 = 2 in cui la funzione cambia legge.

1) Si ha:

limx→1

x

x− 1= ∞

Di conseguenza la funzione presenta in x1 = 1 un punto di discontinuita di seconda specie.

2) Calcoliamo i limiti della funzione per x → 2 da sinistra e da destra:

limx→2−

x

x− 1= 2, lim

x→2+2x) = 4

Poiche i limiti sono diversi, la funzione presenta nel punto x2 = 2 una discontinuita di primaspecie. Il salto e uguale a

S = |4− 2| = 2

Di conseguenza la funzione presenta in x2 = 3 un punto di discontinuita di terza specie.

4

Page 5: Funzioni continue e discontinuità

Esercizi 1 : Studiare la continuinta delle seguenti funzioni.

a) f(x) = 7x2−1

4x2−1

b) f(x) = x+1

x2+1

c) f(x) =

{

x+ 5, per x ≥ 3x− 2, per x < 3

d) f(x) = x2−9

x2−5x+6

e) f(x) =

{

x+1

x−3, per x ≥ 1

2x+ 5, per x < 1

f) f(x) =

{

x+ 1, per x ≤ 0x−2

x, per x > 0

g) f(x) =

{

−3x, per x < 2x− 1, per x ≥ 2

h) f(x) = 2x2−5x−3

x2−4x+3

i) f(x) = x+3

x3+3x2

j) f(x) = x2−2x+1

x2−1

k) f(x) = 2x2−x−6

x2−6x+8

l) f(x) =

{

x2−1

x+4, per x < 0

x−1

x+4, per x ≥ 0

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