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Função indicadora continua

Por eduardo felipe @dadofelipe
    2021-12-03 03:53:09.763Z

    $\textbf{Exercício 11.}$ Seja $A \subset \mathbb{R}$, onde $\mathbb{R}$ é munido da métrica induzida pelo valor absoluto:
    \begin{align*}
    d: \mathbb{R} \times \mathbb{R} & \to \mathbb{R}
    \\
    (x,y) & \mapsto |y-x|
    \end{align*}
    Quando a função indicadora abaixo:
    \begin{align*}
    I_{A}: \mathbb{R} & \to \lbrace 0,1\rbrace
    \\
    x & \mapsto \begin{cases}
    1, &x \in A \\
    0, & x \in A^{c}
    \end{cases}
    \end{align*}
    é continua? E quando não é contínua, quais são os pontos de descontinuidade de $I_{A}$?

    Resolvido no post #3, clique para visualizar
    • 5 respostas
    1. D
      eduardo felipe @dadofelipe
        2021-12-03 04:05:22.467Z

        Estou na duvida em relação as descontinuidades de $I_{A}$. Analise comigo:
        Se $A$ é um conjunto aberto então $A^{c}$ é fechado. Então considere $B \subset \mathbb{R}$ de modo que $A \subset B$ e $B$ seja aberto.
        Caso a função indicadora seja continua temos que $I_{A}(B)=C$ onde $C$ deve ser aberto , pois a imagem de uma aplicação continua leva abertos em abertos em espaços de topologia equivalentes
        Logo, se $A$ for aberto , então $I_{A}(B)$ também será para qualquer $B$ aberto e será descontinua no conjunto $B=\overline{A}$. Isso esta correto?
        Quem puder me ajudar a compreeender ou ver onde esta meu erro, eu agradeço com um like :)

        1. Seja $a\in A$ e vejamos quando $I_{A}$ é contínua nesse ponto. Note que, tomando $\epsilon=\frac{1}{2}$ devemos ser capazes de obter $\delta>0$ tal que,
          \begin{align*}
          |x-a|<\delta\Rightarrow|I_{A}(x)-I_{A}(a)=|I_{A}(x)-1|<\frac{1}{2}
          \end{align*}
          Como $I_{A}$ só assumem os valores $1$ e $0$ a única possibilidade para implicação acima ser verdadeira é se $I_{A}(x)=1$, ou seja, $x\in A$. Neste caso, $(a-\delta,a+\delta)\subset A$, ou seja, concluímos que $I_{A}$ é contínua num ponto $a\in A$ se,e somente se, $A$ é uma vizinhança de $a$ ($a\in int(A)$). De maneira análoga pode-se verificar que $I_{A}$ é contínua num ponto $b\in\mathbb{R}-A$ se, e somente se, $\mathbb{R}-A$ é uma vizinhança de $b$. Assim, podemos concluir que os pontos de descontinuidade de $I_{A}$ são aqueles que estão na fronteira do conjunto $A$.

          1. Acredito que de para generalizar quando domínio é um espaço métrico qualquer, pois a única propriedade que usei foi a da métrica usual da Reta.

          2. Em resposta adadofelipe:

            @dadofelipe, vc disse que "[...] a imagem de uma aplicação continua leva abertos em abertos em espaços de topologia equivalentes." Cuidado com essa afirmação, pois ela é falsa. Uma função que leva conjuntos abertos em conjuntos abertos é uma aplicação aberta e nem toda aplicação contínua é aberta, bem como nem toda aplicação aberta é contínua. Contra-exemplos para ambos os casos vc encontra aqui https://math.stackexchange.com/questions/2996768/show-continuous-functions-need-not-be-open-maps-and-open-maps-need-not-be-contin

            O que é sempre verdade é que em toda função contínua, a imagem inversa de aberto é aberto.

          3. A
            Em resposta adadofelipe:
            André Caldas @andrecaldas
              2021-12-03 11:01:16.864Z

              @dadofelipe,

              Cara, é exatamente assim que eu quero ver as perguntas!!! Bem escritas!!! Adorei!!!

              Espero que seja útil a várias pessoas!!!