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Análisis Matemático 66

2024 CABANA

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ANÁLISIS MATEMÁTICO 66 UBA XXI
CÁTEDRA CABANA

Práctica 3 - Derivadas

3.9. Estudiar continuidad y derivabilidad en $x_{0}$ de las siguientes funciones.
c) $f(x)=\left\{\begin{array}{lll}x^{2} \cos\left(\frac{1}{x}\right) & \text { si } & x \neq 0 \\ 0 & \text { si } & x=0\end{array} ; x_{0}=0\right.$

Respuesta

Arrancamos estudiando $\textbf{continuidad}$ en \( x_0 = 0 \):
Verificamos las tres condiciones necesarias para que \( f(x) \) sea continua en \( x = 0 \): a) \( f(0) = 0 \) b) Calculamos el límite de \( f(x) \) cuando \( x \) tiende a $0$. 

$ \lim_{{x \to 0}} x^2 \cos(\frac{1}{x}) = 0 $ (por cero por acotada)

c) El límite cuando $x$ tiende a $0$ existe y vale lo mismo que $f(0)$, por lo tanto, $f$ es continua en $x=0$

Estudiamos ahora $\textbf{derivabilidad}$ en \( x_0 = 0 \):

Tenemos que usar si o si el cociente incremental y derivar por definición para obtener $f'(0)$, ya que queremos calcular la derivada justo en el $x$ donde la función se parte. \( f'(0) = \lim_{{h \to 0}} \frac{f(0 + h) - f(0)}{h} \)

En este caso no es necesario abrir por derecha y por izquierda, en ambos casos la expresión que tenemos que usar para $f(0+h)$ es la misma. 

$\lim_{{h \to 0}} \frac{h^2 \cos\left(\frac{1}{h}\right) - 0}{h} = \lim_{{h \to 0}} \frac{h^2 \cos\left(\frac{1}{h}\right)}{h} = \lim_{{h \to 0}} h \cos\left(\frac{1}{h}\right) = 0$ (por cero por acotada)


¡Listo! El resultado del límite es $0$, entonces... 

\( f'(0) = \lim_{{h \to 0}} \frac{f(0 + h) - f(0)}{h} = 0 \) Esto significa que $f$ es derivable en $x=0$ y $f'(0) = 0$
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