Autor Tema: Estudio de la analiticidad de una función

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23 Diciembre, 2024, 01:07 am
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filomates

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Me preguntan si la función \( f(z)=\begin{cases}{z^2 sen(\displaystyle\frac{1}{\left |{z}\right |})}&\text{si}& z\neq 0\\0 & \text{si}& z=0\end{cases}   \)  es analítica en z=0
He encontrado que es diferenciable en z=0 pero que para \(  z \neq 0  \) las derivadas parciales (de las partes real e imaginaria) existen y son continuas, PERO no se cumplen las condiciones de Cauchy - Riemann y por tanto no es diferenciable si  \(  z \neq 0  \) .  En consecuencia NO es analítica en z=0. ¿Tengo razón o me he confundido con los conceptos o con los cálculos?
La meta es el camino y el camino es la meta.
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23 Diciembre, 2024, 03:00 am
Respuesta #1

Masacroso

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Pues no sé qué decirte, nunca he leído sobre el concepto de "ser analítica en un punto". La analiticidad se suele referir a regiones abiertas, no puntos aislados. Lo que sí puedo decirte es que la función no es analítica en el entorno de ningún punto, ya que no cumple las ecuaciones de Cauchy-Riemann en ningún entorno.

23 Diciembre, 2024, 05:30 am
Respuesta #2

filomates

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¿Puede ser "analítica en un punto" igual a "diferenciable en ese punto y un entorno suyo"?
De todas maneras, si alguien se entretiene en hacer los cálculos y confirmar que no es diferenciable en el entorno de ningún punto, es decir que no es diferenciable para \( z \neq 0  \), lo agradecería.
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23 Diciembre, 2024, 06:16 am
Respuesta #3

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¿Puede ser "analítica en un punto" igual a "diferenciable en ese punto y un entorno suyo"?

Podría entenderse así, depende del contexto. Pero yo nunca he visto esa expresión, por eso lo comentaba.

Citar
De todas maneras, si alguien se entretiene en hacer los cálculos y confirmar que no es diferenciable en el entorno de ningún punto, es decir que no es diferenciable para \( z \neq 0  \), lo agradecería.

No es complejo-diferenciable en ningún entorno de ningún punto, ya que

\( \displaystyle{
\begin{align*}
\operatorname{Re}[f(x+iy)]&=(x^2-y^2)\operatorname{sen}((x^2+y^2)^{-1/2})\tag1\\
\operatorname{Im}[f(x+iy)]&=2xy \operatorname{sen}((x^2+y^2)^{-1/2})\tag2
\end{align*}
} \)

Entonces

\( \displaystyle{
\begin{align*}
\frac{\partial}{\partial x}\operatorname{Re}[f(x+iy)]&=2x \operatorname{sen}((x^2+y^2)^{-1/2})-(x^2-y^2)\cos ((x^2+y^2)^{-1/2})\frac{x}{(x^2+y^2)^{3/2}}\tag3\\
\frac{\partial}{\partial y}\operatorname{Im}[f(x+iy)]&=2x \operatorname{sen}((x^2+y^2)^{-1/2})-2xy\cos ((x^2+y^2)^{-1/2})\frac{y}{(x^2+y^2)^{3/2}}\tag4
\end{align*}
} \)

Restando (3) de (4) vemos que la expresión resultante se anula únicamente cuando \( \cos (|z|^{-1})=0 \), o cuando \( \operatorname{Re}(z)=0 \), o cuando \( \sqrt{3}|\operatorname{Im}(z)|=|\operatorname{Re}(z)| \). Pero la unión de esos conjuntos, es decir \( \{z\in \mathbb{C}: \cos (|z|^{-1})=0\,\lor\, \operatorname{Re}(z)=0\,\lor\, \sqrt{3}|\operatorname{Im}(z)|=|\operatorname{Re}(z)| \} \), es un conjunto cerrado sin interior, luego no existe ningún conjunto abierto \( U\subset \mathbb{C} \) tal que \( \frac{\partial}{\partial x}\operatorname{Re}f=\frac{\partial}{\partial y}\operatorname{Im}f \) en todo \( U \).

23 Diciembre, 2024, 07:42 pm
Respuesta #4

filomates

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Muchas gracias. Revisaré los cálculos comparando con los míos, aunque la conclusión es la misma.
Por cierto, felices fiestas a toda la comunidad de este foro
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