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1 Profa. Ana Cristina Munaretto Aula 1 Análise Matemática Análise Matemática ����→� ��� � �� ��� �� � �� �� � �� � � �� � ����→� � � � ��� � � � Viktor88/shutterstock Conversa inicial Naturais - � Inteiros - � Racionais - ℚ Reais - � Conjuntos, funções e relações de equivalência Sejam � e � dois conjuntos Fonte: Ana Cristina Munaretto A B 2 Relações: � ⊂ � � � �, " � ∈ �, " ∈ � ��, " ∈ � ⇔ ��" Relações de equivalência em �: 1. Reflexiva: ���, ∀� ∈ � 2. Simétrica: ��" ⇒ "�� 3. Transitiva: ��" eeee "�) ⇒ ��) � conjunto � relação de equivalência em � �* � ∈ � ��� �* é a classe de equivalência do elemento � ∈ � Classes de equivalência � " ) a b � " ) a b Fonte: Ana Cristina Munaretto Aplicações Conjuntos numéricos Naturais - � Princípio da Indução Finita Axiomas de Peano: �, +: � → � 1.1.1.1. / é injetiva 2.2.2.2. � � /�� possui um único elemento: 1(um) 3. Se 1 ⊂ � é tal que: � ∈ 1 e /�2 ∈ 1, ∀2 ∈ 1, então, 1 � Números naturais 3 3 + � 4 + 3 + + � 5 + 4 + + 3 + + + � … Adição em �: Fixado � ∈ �, temos: � 7 � + � � 7 3 � 7 � 7 � + � 7 � +�+ � … � 78 +8�� 1. Associatividade e comutatividade da adição 2. Assoc. e comutatividade da multiplicação Propriedades das operações 3. Distributividade 4. Leis de cancelamento 87 � 87 9 ⇒ � 9 8. 9 �. 9 ⇒ 8 � Seja :�� uma propriedade acerca dos números naturais tal que: Princípio da Indução Finita 1. :�� é verdadeira; 2. Se :�� é verdadeira então :�� 7 � é verdadeira Então :�� é verdadeira para todo � ∈ �. 4 Exemplo: Mostre por indução que � 7 3 7⋯7 � ����� 3 , para todo � ∈ � Sol: 1. Para � �, temos: ��� 7 � 3 ��3 3 � 2. Suponha que a propriedade é válida para �. Temos: Portanto a propriedade é válida para todo � ∈ � � 7 3 7⋯7 � 7 + � � 7 3 7⋯7 � 7 � 7 � ��� 7 � 3 7 � 7 � � � 7 � 7 3�� 7 � 3 � 7 � � 7 33 � 7 � � 7 � 7 �3 +�� �+ � 7 � 3 Conjuntos numéricos inteiros e racionais Números inteiros: 1. Definimos um elemento neutro para a adição em �, < < 7 �, ∀ � ∈ �. 2. Definimos uma relação de equivalência em �� ∪ < �� ∪ < 8,� � 9, > ⇔ 87 > � 7 9 4, ? ��5, @ < <, < A �, � , 3, 3 ,… B � ��, < A 3, � , 4, 3 ,… B �� <, � A �, 3 , 3, 4 , … B 3 �3, < 4, � , 5, 3 ,… �3 <, 3 A �, 4 , 3, 5 , … B 5 Propriedades dos naturais Grupo aditivo Anel comutativo com unidade Propriedades dos inteiros Conjunto dos racionais Definimos a relação de equivalência em � �∗ � " � � � ⇔ � · � " · � Definimos a operação � " 7 � � ��·� ���·" �"·� Definimos a operação � " · � � �·� "·� Propriedades dos inteiros Corpo ordenado Propriedades dos racionais Conjuntos numéricos reais Corpo ordenado Completo: Todo subconjunto não vazio e limitado superiormente possui supremo E � ∈ �|� G < eeee �3 H 3 � G < �3 H 3 � G < e �3 H 3 <<< � 3� 3 33� 3 3 33<< 3< Fonte: Ana Cristina Munaretto 6 E ⊆ � E � ∈ �|� G < eeee �3 H 3 J ⊆ ℚ J � ∈ ℚ|� G < eeee �3 H 3 33<< 3< Cortes de Dedekind EK ⊆ ℚ é um corte se: 1.1.1.1. EK L ∅ e EK L ℚ 2.2.2.2. EK contém todos os racionais menores que cada um de seus pontos 3.3.3.3. EK não possui máximo � AEK|EK éééé umumumum corteBcorteBcorteBcorteB Exemplos: 1.1.1.1. EV � ∈ ℚ � H V 2.2.2.2. < E< � ∈ ℚ � H < Número irracional: EK A� ∈ ℚ|� H < eeee �3 G 3B Conjuntos enumeráveis e não enumeráveis E é enumerável se é finito ou se existe uma bijeção �:� → E �� ��� �3 � 3 ...�� � � E ��, �3, �4, … , ��, … Exemplo 1: O conjunto dos números naturais é enumerável W�: � → � Exemplo 2: O conjunto dos números inteiros é enumerável X:� → � X � � 3, � parparparpar� � � 3 , � ímparímparímparímpar � A<, �, ��, 3, �3,… B 7 O conjunto dos números racionais é enumerável ℚ A<, �, �3 , ��, � 4 , �� 3 , 3, � 5 , �� 4 , �3, … B Fonte: Ana Cristina Munaretto Na prática 1. Seja �:E → J uma aplicação. Mostre que a relação ��" ⇔ � � � " é uma relação de equivalência 2. Mostre que o produto cartesiano de conjuntos enumeráveis E e J é enumerável Sol.: �:� → E J bijeção? \:� → E bijeção X:� → J bijeção ]:� → � � bijeção ^:� � → E J ��,8 → �\ � , X 8 ^ é uma bijeção ∴ ] ∘ ^:� → E J é uma bijeção ⇒ E J é enumerável Finalizando 8 Conjuntos, relações de equivalência e funções Construção dos conjuntos numéricos Conjuntos enumeráveis e não enumeráveis Referências Lima, E. L; Análise Real, Coleção Matemática Universitária. Rio de Janeiro: IMPA, 2016 Gonçalves, A.; Introdução à Álgebra. Rio de Janeiro: IMPA, 2016
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