{"id":345,"date":"2014-11-12T13:19:25","date_gmt":"2014-11-12T13:19:25","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espol.edu.ec\/guifecep\/?page_id=345"},"modified":"2014-11-12T13:19:25","modified_gmt":"2014-11-12T13:19:25","slug":"teorema-de-punto-fijo","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/blog.espol.edu.ec\/guifecep\/teorema-de-punto-fijo\/","title":{"rendered":"Teorema de Punto Fijo"},"content":{"rendered":"<p>Teorema del valor intermedio<\/p>\n<p>Para el teorema de <a title=\"Diferencial\" href=\"http:\/\/edutin.com\/es\/clases\/online\/Calculo-Diferencial-Elaboracion-de-Graficas-Sofisticadas-19407\/\" target=\"_blank\">c\u00e1lculo diferencial<\/a>, v\u00e9ase Teorema del valor medio.<\/p>\n<p>Teorema de los valores intermedios.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>En an\u00e1lisis matem\u00e1tico el <a title=\"Valor medio\" href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=q6jhJEX9lug&amp;hd=1\" target=\"_blank\">teorema del valor intermedio<\/a> (o m\u00e1s correctamente teorema de los valores intermedios, o TVI), es un teorema sobre<a title=\"Continuidad y discontinuidad\" href=\"http:\/\/darkcity2111.wordpress.com\/3-8-funciones-continuas-y-descontinuas-en-un-punto-y-en-un-intervalo\/\" target=\"_blank\"> funciones continuas<\/a> reales definidas sobre un intervalo. Intuitivamente, el resultado afirma que, si una funci\u00f3n es continua en un <a title=\"Intervalo\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Intervalo_%28matem%C3%A1tica%29\" target=\"_blank\">intervalo<\/a>, entonces toma todos los intermedios comprendidos entre los extremos del intervalo.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El teorema de los valores intermedios establece que:<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Sea f\\ una funci\u00f3n continua en un intervalo [a,b]\\ . Entonces para cada u\\ tal que f(a)&lt;u&lt;f(b)\\ , existe al menos un c\\ dentro de (a,b)\\ tal que f(c)=u\\ .<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Enunciados equivalentes<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Si f es una funci\u00f3n continua a valores reales definida sobre el intervalo [a, b], y u es un n\u00famero entre f(a)y f(b), entonces existe un c \u2208 [a, b] tal que f(c) = u.<\/p>\n<p>Como consecuencia del <a title=\"Weastress\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Teorema_de_Weierstrass\" target=\"_blank\">teorema de Weierstrass<\/a>, se puede generalizar diciendo que la imagen de un intervalo es otro intervalo.<\/p>\n<p>Si X y Y son<a title=\"Topologia\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Espacio_topol%C3%B3gico\" target=\"_blank\"> espacios topol\u00f3gicos,<\/a> f : X \u2192 Y es continua, y X es conexo, entonces f(X) es <a title=\"Conexo\" href=\"http:\/\/www.google.com.ec\/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=4&amp;ved=0CDQQFjAD&amp;url=http%3A%2F%2Ffejer.ucol.mx%2Fcursos%2F2004-20%2Fanalisis_I%2Ftexto%2Fcapitulo5.pdf&amp;ei=71tjVPWcO4WpgwTtkoPwDg&amp;usg=AFQjCNHkuQ3ltJRzTgMKEi__6btzL5m8GA&amp;sig2=raM1ieZf1noQsK6h_vjjLA&amp;cad=rjt\" target=\"_blank\">conexo.<\/a><\/p>\n<p>Un <a title=\"Subconjunto\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Subconjunto\" target=\"_blank\">subconjunto<\/a> de R es conexo si y solo si es un intervalo.<\/p>\n<p><a title=\"Teorema de bolzano\" href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=swSl2AWhgYA&amp;hd=1\" target=\"_blank\"> Teorema de Bolzano<\/a>: caso particular u=0\\ .<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Historia<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El teorema fue demostrado por primera vez por Bernard Bolzano en 1817. Cauchy da una demostraci\u00f3n en 1821.1 Ambos persegu\u00edan el fin de formalizar el an\u00e1lisis de funciones y el trabajo de<a title=\"Lagrange\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Joseph-Louis_de_Lagrange\" target=\"_blank\"> Lagrange<\/a>. La idea de que las funciones continuas poseen la propiedad del valor intermedio es de larga data. Simon Stevin prob\u00f3 el teorema del valor intermedio para polinomios por medio de un algoritmo para construir la expansi\u00f3n decimal de la soluci\u00f3n: el algoritmo subdivide el intervalo iterativamente en 10 partes, lo que produce un d\u00edgito decimal adicional en cada paso de la <a title=\"Interaccion\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Interacci%C3%B3n\" target=\"_blank\">iteraci\u00f3n<\/a>.2 Antes de que la definici\u00f3n formal de continuidad existiera, la propiedad del valor intermedio era dada como parte de la definici\u00f3n de funci\u00f3n continua. Otros autores asum\u00edan que el resultado es intuitivamente obvio, por lo que no requiere de prueba. La visi\u00f3n de Bolzano y Cauchy fue la de definir una noci\u00f3n general de continuidad (en t\u00e9rminos de <a title=\"Infitesimal\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Infinitesimal\" target=\"_blank\">infinitesimales<\/a> en el caso de Cauchy, utilizando desigualdades reales en el caso de Bolzano), y la de proveer una prueba basada en tales definiciones.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El <a title=\"reciproco\" href=\"http:\/\/www.disfrutalasmatematicas.com\/numeros\/reciproco.html\" target=\"_blank\">rec\u00edproco<\/a> del teorema es falso. No es necesario que una funci\u00f3n sea continua para que la conclusi\u00f3n del teorema de los valores intermedios sea cierta. En 1875, <a title=\"Darboux\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Jean_Gaston_Darboux\" target=\"_blank\">Darboux<\/a> demuestra que las funciones que provienen de una derivada, sean continuas o no, poseen la propiedad de los valores intermedios (ver Teorema de Darboux).<\/p>\n<p>Demostraci\u00f3n<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El TVI hace parte de los llamados \u00ab<a title=\"Existencia\" href=\"http:\/\/es.wikipedia.org\/wiki\/Jean_Gaston_Darboux\" target=\"_blank\">teoremas de existencia<\/a>\u00bb. A la pregunta: \u00ab\u00bfExiste un real c tal que f(c)=u?\u00bb, el teorema responde afirmativamente: \u00abS\u00ed, existe.\u00bb Se impone entonces la pregunta: \u00ab\u00bfCu\u00e1l es ese n\u00famero real?\u00bb. Varias demostraciones son posibles, dependiendo de las premisas iniciales. La prueba siguiente utiliza la noci\u00f3n del supremo.<\/p>\n<p>Demostraci\u00f3n utilizando el supremo<\/p>\n<p>Teorema de Bolzano<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Es frecuente (en algunos cursos de c\u00e1lculo) demostrar independientemente el Teorema de Bolzano, y despu\u00e9s servirse de \u00e9l para enunciar el TVI como un corolario. Enunciado:<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Sea f una funci\u00f3n real continua en un intervalo cerrado [a,b] con f(a) y f(b) de signos contrarios. Entonces existe al menos un punto c del intervalo abierto (a, b) con f(c) = 0.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El teorema como tal no especifica el n\u00famero de puntos, solo afirma que como m\u00ednimo existe uno.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Si f(a) y f(b) no son del mismo signo, existe al menos un real c comprendido entre a y b tal que f(c) = 0 (pues 0 est\u00e1 comprendido entre f(a) y f(b)).<\/p>\n<p>Demostraci\u00f3n con la topolog\u00eda<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Es posible demostrar la propiedad en algunas l\u00edneas solamente, evocando nociones de la topolog\u00eda matem\u00e1tica. Tras esta aparente simplicidad se encuentran resultados que hay que demostrar previamente, como el hecho que todo intervalo de \u211d es conexo, demostraciones que son del mismo grado de dificultad que la del TVI.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Los conjuntos conexos de \u211d son los intervalos. Es el conjunto de partida. La imagen directa de un conexo por una funci\u00f3n continua es un conexo. De aqu\u00ed se<a title=\"inferir\" href=\"http:\/\/www.google.com.ec\/url?sa=t&amp;rct=j&amp;q=&amp;esrc=s&amp;source=web&amp;cd=1&amp;ved=0CBwQFjAA&amp;url=http%3A%2F%2Fwww.wordreference.com%2Fdefinicion%2Finferir&amp;ei=9F1jVMnjFYObgwT8v4EY&amp;usg=AFQjCNGqc35xM9dLg_VUk5bCxbTVlIeyyQ&amp;sig2=bUOJDXjq4WM8Rkp2gMSbYw&amp;bvm=bv.79189006,d.eXY\" target=\"_blank\"> infiere<\/a> que la imagen por f de [a,b] es un intervalo, lo cual demuestra el teorema.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Ejemplos de aplicaci\u00f3n<\/p>\n<p>TV pic1.png<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Demostrar que dos funciones continuas sobre un mismo intervalo toman el mismo valor en al menos un punto del intervalo.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Sean f y g dos funciones continuas sobre un intervalo no vac\u00edo [a;b] de R, tales que g(a)-f(a) y g(b)-f(b) sean de signo contrario. Existe al menos un real c comprendido entre a y b y tal que f(c) = g(c).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>En efecto, sea \u03c6 = f - g. La funci\u00f3n \u03c6 es continua, y el 0 est\u00e1 comprendido entre \u03c6(a) y \u03c6(b). Existe entonces al menos un real c comprendido entre a y b y tal que \u03c6(c) = 0, lo cual implica f(c) = g(c).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>En el caso particular donde g es la identidad sobre el intervalo [a;b] y donde f(a) &gt; a y f(b) &lt; b, se obtiene un teorema de punto fijo (Teorema del punto fijo de Brouwer en dimensi\u00f3n 1).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>El problema se puede reformular como: \u00abDemostrar que dos funciones se cortan en un punto\u00bb y aplicar el Teorema de Bolzano definiendo la misma funci\u00f3n f(x) - g(x).<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Demostrar que para todo polinomio P a coeficientes reales y de grado impar, existe al menos una ra\u00edz real, es decir un n\u00famero real c tal que P(c) = 0<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>En efecto, se puede suponer (sin p\u00e9rdida de generalidad) que el coeficiente del t\u00e9rmino de mayor grado de P es igual a 1. Al ser de grado impar, P(x) tiende a -\\infty\\ cuando x tiende a -\\infty\\ , y P(x) tiende a +\\infty\\ cuando x tiende a +\\infty\\ . Se deduce que existe un real a tal que P(a) \u2264 0 y un real b tal que P(b) \u2265 0. Como la funci\u00f3n polin\u00f3mica P es continua, existe al menos un real c comprendido entre a y b y tal que P(c) = 0.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Teorema del valor intermedio Para el teorema de c\u00e1lculo diferencial, v\u00e9ase Teorema del valor medio. Teorema de los valores intermedios. &nbsp; En an\u00e1lisis matem\u00e1tico el teorema del valor intermedio (o m\u00e1s correctamente teorema de los valores intermedios, o TVI), es un teorema sobre funciones continuas reales definidas sobre un intervalo. 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