En las conferencias en video sobre análisis real del profesor Su, utiliza la siguiente definición para la derivada:
Una función es diferenciable en si el limite existe En este caso decimos es la derivada de en .
La definición de límite en es como sigue:
Dejar dónde y deja ser un punto límite de , entonces decimos si calle , .
Me preguntaba por qué nos restringimos a funciones con un intervalo como dominio. Por lo general, las definiciones en espacios métricos se basan en ejemplos en y puede generalizarse a espacios métricos arbitrarios, por ejemplo, la definición de límite de una función o la continuidad de una función puede generalizarse reemplazando el valor absoluto por una función de distancia. Por supuesto, la derivada definida como límite de un cociente no se puede generalizar a espacios métricos arbitrarios ya que la división podría no estar definida, pero ¿por qué nos limitaríamos a funciones definidas en un intervalo?
A la luz de la definición del límite, podemos dar sentido a este límite para cualquier función definida en un subconjunto . Por supuesto, en el caso de que el dominio sea no necesitamos especificar la condición de que debe ser un punto límite para la derivada en existir desde cada punto de es un punto límite. Sin embargo, si generalizamos esto a funciones dónde , entonces requerimos que es un punto límite para que el límite tenga sentido.
Esta definición también cubriría los casos especiales de intervalos. Por ejemplo, podemos dejar , entonces cada punto en este intervalo es un punto límite siempre que y podemos considerar el límite en cualquier punto sin necesidad de introducir límites unilaterales por separado. Esto se debe a que podemos considerar como un espacio métrico por derecho propio y para la bola de cualquier radio sobre o en simplemente se corta por un lado (porque solo consideramos puntos en el espacio métrico).
Para resumir, ¿por qué la mayoría de los libros de texto/conferencias sobre análisis real se limitan a intervalos abiertos o cerrados para derivadas?
En realidad, hay varias opciones disponibles aquí. Tomemos, por ejemplo, la definición de derivada en Cálculo de Spivak :
La función es diferenciable en si
En este caso el límite se denota por y se llama la derivada de en .
Como puede ver, no se hace ninguna referencia al dominio. de ; simplemente está implícito que es tal que es un punto de acumulación de ; de lo contrario, ese límite no tiene que ser único.
Sin embargo, tal enfoque asume que los estudiantes se sienten cómodos con el concepto de "punto de acumulación". Si eso es un problema, entonces es más simple y casi tan general asumir que es un intervalo (con más de un punto).
Además, muchos teoremas estándar de cálculo (como el teorema de Rolle, el teorema del valor extremo o el teorema del valor medio) son teoremas sobre funciones para cual es un intervalo cerrado y acotado.
usuario65203