Autor Tema: ¿ Cómo comprobar que limite tiende a derivada en punto en concreto ?

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07 Abril, 2023, 07:32 pm
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danielandresbru

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Hola Buenos días,

Estaba viendo por ejemplo en el siguiente link la demostración de que la derivada direccional Se puede nmostrar como el producto escalar de el gradiente de la función por la dirección en concreto en que se quiera derivar https://es.m.wikipedia.org/wiki/Derivada_direccional#:~:text=En%20an%C3%A1lisis%20matem%C3%A1tico%2C%20la%20derivada,la%20direcci%C3%B3n%20de%20dicho%20vector.

Sin embargo la duda que tengo es porque no estoy del todo conforme cuando en la demostración se dice

\( v_x \cdot\displaystyle\lim _ {h '\to 0} \dfrac{ f( x+h ', y + V_y \cdot h ' / v_x ) - f( x, y + V_y \cdot h ' / v_x ) }{h'}  = v_x \cdot  \displaystyle\lim_{h '\to 0}   \dfrac{{\partial f( x, y + V_y * h ' / v_x )  }}{{\partial x}}  \)

Lo que se me ha ocurrido es hacer el desarrollo de Taylor de los dos términos del numerados y ahí se puede ver claramente que ese limite tiende a la derivada parcial respecto a \( x \) en el punto \( (x, y) \).

\(  V_x \cdot \displaystyle\lim_{h ' \to 0} d\frac{ f( x, y) + \partial_x f \cdot  h' + \partial_y f( x,y )\cdot  v_y \cdot h'/_Vx  + o_1 (h ') - f( x, y ) - \partial_y f(x,y) \cdot V_y \cdot h ' / V_x - o _ 2 (h')}{h'}  = \partial_ x f( x, y )  [/b] \)

Lo que pasa es que para obtener el desarrollo de Taylor de varias variables se necesita definir el diferencial de primer orden en funciones de varias variables y para la obtención de este tambien se necesita resolver un límite de este estilo.

El problema está en que no veo que sea tan trivial que

 \( \displaystyle\lim_{h  \to 0}\dfrac{ f( x+h , y + a* h ) - f( x, y+ a * h ) }{h}  =\displaystyle\lim_{h  \to 0}\dfrac{ f( x+h , y  ) - f( x, y ) }{h}   \) .

Agradecería cualquier ayuda que me de ideas de como poder verlo siendo un poco más riguroso.

¡ Muchas gracias de antemano!

07 Abril, 2023, 09:09 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

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Hola

 Bienvenido al foro.

 Recuerda leer y seguir  las reglas del mismo así como el tutorial del LaTeX para escribir las fórmulas matemáticas correctamente.

 
Hola Buenos días,

Estaba viendo por ejemplo en el siguiente link la demostración de que la derivada direccional Se puede nmostrar como el producto escalar de el gradiente de la función por la dirección en concreto en que se quiera derivar https://es.m.wikipedia.org/wiki/Derivada_direccional#:~:text=En%20an%C3%A1lisis%20matem%C3%A1tico%2C%20la%20derivada,la%20direcci%C3%B3n%20de%20dicho%20vector.

 Creo que lo principal es que tengas en cuenta que para que esa relación entre derivadas parciales y derivada direccional esté garantizada necesitas que la función sea diferenciable en el punto. Eso significa (por definición de diferenciable en el punto) que existe una aplicación lineal \( g(u,v) \) tal que:

\(  \displaystyle\lim_{(u,v)\to (0,0)}{}\dfrac{f(x_0+u,y_0+v)-f(x_0,y_0)-g(u,v)}{\|(u,v)\|}=0 \) (*)

 a esa aplicación \( g(u,v) \) es lo que se le llama diferencial de \( f \) en el punto \( P=(x_0,y_0) \) y es lo que suele denotarse por \( Df_p(u,v) \).

 A partir de ahí es fácil ver que:

\(   D_{\overrightarrow{(s,t)}}f(x_0,y_0)=Df_p(s,t) \) (1)

 simplemente aplicando (*) sobre la curva \( (u,v)=\lambda(s,t) \). Después por linealidad:

\(  Df_p(s,t)=s\cdot Df_p(1,0)+t\cdot Df_p(0,1) \)

 donde por (1) precisamente  \( Df_p(1,0),  Df_p(0,1) \) son las parciales de \( f \).

Saludos.

08 Abril, 2023, 05:09 pm
Respuesta #2

danielandresbru

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¡ Muchas Gracias por la respuesta Luis!

Tendré en cuenta el tutorial de Latex para futuras preguntas

Un saludo.